KR20170047331A - Heat capture, transfer and release for industrial applications - Google Patents

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KR20170047331A
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heat pipe
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유진 티에르
브라이언 베일리
개리 럼
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실반 소스, 인크.
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Abstract

본 발명의 실시예들은 열 손실을 최소화하면서 장거리에 걸쳐서 -40℃ 내지 1,300℃의 온도 범위에서 열 전달을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 시스템은 시추공 내부 또는 산업 플랜트 위의 수평 거리에 적합하고, 물, CO2, 또는 증기 주입을 요구하는 열을 효과적으로 전달하고 수년 동안 사용자 개입없이 동작하도록 구성된 고급 히트 파이프로 이루어진다.Embodiments of the present invention provide a system and method for heat transfer over a long distance in a temperature range of -40 ° C to 1,300 ° C while minimizing heat loss. The system is suitable for horizontal distances inside boreholes or on industrial plants and consists of advanced heatpipes that effectively deliver heat requiring water, CO 2 , or steam injection and are designed to operate for years without user intervention.

Description

산업적 적용을 위한 열 포집, 전달 및 방출{HEAT CAPTURE, TRANSFER AND RELEASE FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS}HEAT CAPTURE, TRANSFER AND RELEASE FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS FOR INDUSTRIAL APPLICATIONS [0002]

본 발명은 원유 회수 증진(enhanced oil recovery: EOR)의 열처리, 지하 지층 퇴적물 가열(heating underground geological deposits), 지열원(geothermal source)으로부터의 열 회수, 및 다양한 산업적 적용에서 열을 효율적으로 전달하는 것과 같은 응용에서의 열에너지 포집, 전달, 및 방출의 응용에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예들은 간헐적 열원(금속 작업과 같은), 고온의 연속적 열원(화학 및 석유 화학 작업과 같은), 및 저온의 연속적 열원(폐열원과 같은)로부터 열에너지를 포집, 전달, 및 방출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요 특징은 최소의 열 손실(heat loss) 및 온도 손실(temperature loss)로 단거리 또는 장거리에 걸쳐서 열을 전달하는 능력이다. 본 발명은 또한 열에너지의 포집, 전달 및 방출하기 위한 디바이스를 제조하는 방법, 및 수많은 산업적 적용에서 이러한 디바이스를 설치하는 방법을 포함한다.The present invention relates to a method and apparatus for heat treatment of enhanced oil recovery (EOR), heating underground geological deposits, heat recovery from a geothermal source, and efficient delivery of heat in various industrial applications And applications of heat energy capture, transmission, and emission in the same application. In particular, embodiments of the present invention are directed to collecting, transferring, and / or dissipating thermal energy from an intermittent heat source (such as a metal work), a hot continuous heat source (such as a chemical and a petrochemical operation), and a low temperature continuous heat source ≪ / RTI > A key feature of the present invention is its ability to transfer heat over short distances or long distances with minimal heat loss and temperature loss. The present invention also encompasses methods of fabricating devices for trapping, transferring and releasing thermal energy, and methods of installing such devices in numerous industrial applications.

대부분의 산업 상황에서, 열 포집은 열교환기의 경우에서와 같이 열전도성을 통하여, 담금질 반응의 경우에서와 같이 증발 또는 용융을 수반하는 상 변화를 통하여, 또는 대류 또는 복사에 의해 열을 멀리 전도하는, 고온의 가스, 액체 또는 고체로부터 다른 매체로의 이러한 에너지의 전달을 수반한다. 그러나, 많은 산업 시스템에서, 열은 전도, 대류 또는 복사에 의해 포집되기 보다는 주로 소산된다. 예를 들어, 물에 의한 고온의 금속 코크스의 담금질과 같은 용융 및 담금질 작업은 생성된 복사열 또는 증기를 좀처럼 포집하지 못하여서, 열은 포집되지 않고 소산된다. 산업에서의 대부분의 열 포집 작업은 열 생성 매체를 캡슐화하는 금속 또는 다른 물질의 열전도성에 의지한다. 이러한 금속 또는 다른 물질은 그 뒤에 그 열원으로부터 열을 멀리 전달한다. 그러므로, 열 포집에서 중요한 파라미터는 캡슐화 물질에 의해 제공되는 열 장벽이다. 이러한 열 장벽은 또한 열의 궁극적인 방출에서 중요한 파라미터이다.In most industrial situations, heat collection is achieved through thermal conduction, as in the case of heat exchangers, through phase changes involving evaporation or melting, as in the case of quench reactions, or by conduction of heat away by convection or radiation , The transfer of such energy from hot gases, liquids or solids to other media. However, in many industrial systems, heat is primarily dissipated rather than captured by conduction, convection or radiation. For example, melting and quenching operations, such as quenching of hot metal cokes by water, rarely capture the generated radiant heat or steam, so heat is dissipated without being trapped. Most heat collection operations in the industry rely on the thermal conductivity of the metal or other material encapsulating the heat generating medium. These metals or other materials then transfer heat away from the heat source. Therefore, an important parameter in heat capture is the thermal barrier provided by the encapsulating material. These thermal barriers are also important parameters in the ultimate release of heat.

열이 포집될 때, 거리에 따른 열 전달 방법은 통상적으로 단열 증기 파이프 라인 또는 DowTherm(등록상표)과 같은 유성 유체(oil-based fluid), 용융 염, Na, 또는 Pb, 또는 Sn(이것들은 금속 응용에 적절할 수 있다)과 같은 용융 금속, 또는 용융 합금과 같은 공융 혼합물(eutectic mixture)을 포함할 수 있는 열 유체를 통한 열의 전달에 의지한다. 증기는 통상적으로 응축시에 상당한 양의 열을 제공하기 때문에 대부분의 산업적 적용에서 바람직하며, 종종 저렴한 선택이며 일정 거리에 걸쳐서 용이하게 펌핑된다. 그러나, 움직이는 증기에서의 열 손실은 단열에도 불구하고 매우 상당하여서, 증기가 경제적으로 전달될 수 있는 거리는 반드시 제한된다. 수반되는 추가 중량 및 비용의 악화 특징을 갖는 유체도 동일하다. 용융 염의 경우에, 전체 파이프 라인은 염이 제자리에서 "굳은" 채로 두어지면 교체를 요구하며, 이러한 것은 때때로 발생하는 문제이다.When heat is captured, the distance-dependent heat transfer method typically involves an adiabatic vapor pipeline or an oil-based fluid such as DowTherm (TM), molten salt, Na, or Pb, or Sn (Which may be appropriate for the application), or a eutectic mixture such as a molten alloy. Vapor is desirable in most industrial applications because it typically provides a significant amount of heat during condensation and is often an inexpensive choice and is easily pumped over a distance. However, the heat loss in the moving steam is very significant in spite of the heat insulation, so that the distance that the steam can be economically transferred is necessarily limited. The same is true for the fluids having the additional weight and deterioration characteristics of cost. In the case of molten salts, the entire pipeline requires replacement when the salt is left "in place" in place, and this is a problem that occasionally arises.

상기의 제한 및 파라미터들에 추가하여, 일부 산업적 적용은 열의 포집, 전달, 및 방출에 고유한 문제를 나타내며, 추가적인 논의가 필요하다.In addition to the above limitations and parameters, some industrial applications present inherent problems in the collection, transmission and release of heat and require further discussion.

원유 회수 증진에서의 열 전달Heat transfer in enhancing crude oil recovery

종래의 석유 생산에서, 석유는 시추에 의해 석유 함유 암염 돔(oil bearing salt dome)들로부터 회수된다. 전형적인 석유 형성물(oil formation)이 압력하에 있기 때문에, 초기 생산은 압력 하에서 표면으로의 석유의 유동에 의해 용이하게 된다. 시간이 경과함에 따라서, 이러한 자연적인 유동은 압력이 감소함에 따라서 감소하고, 생산은 원유 회수 증진 방법에 의지한다. 이러한 방법은 CO2의 주입, 수공 채유법(water flooding), 또는 증기로 가열하는 것에 의한 가압을 포함할 수 있다. 증기 주입은, (a) 증기에 의해 유발된 온도의 증가가 석유의 유체 점도를 감소시키고, (b) 지하에서 응축한 물이 또한 석유를 대체하면서 지하 압력을 증가시키고, (c) 이중 상 유동(dual phase flow)이 전체적인 유동 점도를 감소시킬 수 있기 때문에 대중화되었다.In conventional oil production, oil is recovered from oil bearing salt dome by drilling. Because a typical oil formation is under pressure, initial production is facilitated by the flow of petroleum to the surface under pressure. As time passes, this natural flow decreases with decreasing pressure, and production relies on crude oil recovery enhancement methods. Such methods may include pressurization by CO 2 injection, water flooding, or by heating with steam. Steam injection can be achieved by: (a) increasing the temperature induced by the steam to reduce the fluid viscosity of the petroleum, (b) increasing the underground pressure while the condensed water underground also replaces the petroleum, (c) (dual phase flow) can reduce the overall flow viscosity.

기존의 석유 매장량이 고갈됨에 따라서, 석유 생산은 대체로 덜 다공성이고 접근이 더욱 어려운 오일 셰일 및 유사한 형성물에 점점 더 의지하고 있다. 이러한 석유 공급원은 일반적으로, 다공성을 향상시키도록 지하 암반을 파쇄하도록 큰 압력의 물 펄스(water pulses)가 사용되어, 탄화수소물(천연가스 또는 석유)이 표면으로의 유동을 가능하게 하는 "프래킹(fracking)"으로서 달리 공지된 수력 파쇄가 적용된다. 시간이 경과함에 따라서, 탄화수소물의 유동에서의 유사한 감소는 지하 압력 감소가 생산과 함께 하락함에 따라서 일어나며, 유사한 EOR 방법, 즉 물, CO2 또는 증기 주입이 이용된다. 이러한 모든 방법은 에너지 집약적이며 비용이 많이 든다. 에너지 효율적이고 분사 또는 증기 생산을 위해 방대한 양의 물을 요구하지 않는 EOR 방법이 필요하다.As existing oil reserves become depleted, petroleum production is increasingly reliant on oil shales and similar formations, which are generally less porous and more difficult to access. These oil sources are generally supplied with large pressure water pulses to break the underground rock to improve porosity so that the hydrocarbon water (natural gas or petroleum) quot; fracking "is applied. As time elapses, a similar reduction in the flow of hydrocarbon water occurs as the underground pressure reduction drops with production, and a similar EOR method is used, i.e., water, CO 2 or steam injection. All of these methods are energy intensive and costly. There is a need for an EOR method that is energy efficient and does not require vast amounts of water for jet or steam production.

지열 지대로부터 열 전달Heat transfer from geothermal zones

표면 아래의 석유에 이르기까지 열을 가하는 것이 문제인 원유 회복 증진의 경우와 달리, 지열 지대는 이미 표면 아래에 열에너지를 가지며, 그러므로 열은 히트 파이프 또는 열 사이펀(thermosyphon)의 저부로부터 상부로 유동할 수 있는 한편, 작동 유체는 중력에 의해, 심지(wick)를 통하여, 또는 양쪽 모두에 의해 상부로부터 저부로 유동할 수 있다. 그러므로, 지열 적용에서 히트 파이프를 사용하는데 있어서 중요한 장애는 열 전달 거리, 즉 히트 파이프 또는 열 사이펀에 요구되는 실제 길이이다.Unlike the case of oil recovery enhancement, which is the problem of heating up to the petroleum below the surface, the geothermal zone already has thermal energy below the surface, so heat can flow from the bottom of the heat pipe or thermosyphon While the working fluid can flow by gravity, through the wick, or both, from top to bottom. Therefore, an important obstacle to using a heat pipe in geothermal applications is the heat transfer distance, the actual length required for the heat pipe or heat siphon.

산업적 적용에서 열 전달 Heat transfer in industrial applications

대부분의 산업적 적용은 시설이 때때로 수 에이커(acre)와 수많은 생산 유닛들을 커버하는 상당히 평평한 곳에 분포되어 있는 작업 플랜트(operating plant)들을 포함한다. 이러한 시설에서의 열에너지는 통상적으로 발열 반응이 일어나는 곳, 보일러 하우스, 노 등에서 구할 수 있는 반면에, 열에너지는 이러한 시설로부터 일정 거리에서 요구될 수 있다. 그러므로, 산업 플랜트에서의 열 전달은 주로 수백 또는 수천 피트 이상의 수평 전달을 포함하지만, 통상적으로 상당한 수직 거리에 걸친 전달을 수반하지는 않는다.Most industrial applications include operating plants where the facility is distributed on a fairly flat surface that occasionally covers a few acres and numerous production units. Thermal energy in such a facility is typically obtained in an exothermic reaction, in a boiler house, in a furnace, etc., whereas heat energy may be required at a distance from such a facility. Therefore, heat transfer in an industrial plant typically involves horizontal transfer of hundreds or thousands of feet, but usually does not involve transmission over considerable vertical distances.

증기의 내부 질량 전달로 인한 뛰어난 열 유속률(heat flux rate)을 갖는 히트 파이프는 거리에 걸쳐서 모세관 작용의 상당한 제한이 없기 때문에 수평 열 전달에 매우 적합하다. 그러므로, 이러한 형태의 응용에 대한 주된 실제 제한은 상업적으로 구할 수 있는 히트 파이프의 길이에 기인한다.Heatpipes with excellent heat flux rates due to the internal mass transfer of steam are well suited for horizontal heat transfer because there is no significant limitation of capillary action over distance. Therefore, the main practical limitation for this type of application is due to the length of the commercially available heat pipe.

본 발명의 실시예들은 원유 회수 증진(EOR)을 위한 열처리, 지하 지층 퇴적물 가열, 지열원으로부터의 열 회수, 화학 공정에서의 온도 제어, 플랜트 및 시설들에서 폐열 포집 및 재사용, 및 광범위한 다른 산업적 적용에서 열을 효율적으로 전달하는 것과 같은 산업적 적용에 적용될 수 있는 열을 포집하고, 전달하고, 이어서 방출하기 위한 신규의 수단을 제공한다. 특히, 본 발명의 실시예들은 간헐적 열원(금속 작업과 같은), 고온의 연속적 열원(화학 및 석유 화학 작업과 같은), 및 저온의 연속적 열원(폐열원과 같은)으로부터 열에너지를 포집하고, 전달하고, 방출하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 주요 특징은 최소의 열 및 온도 손실로 단거리 또는 장거리에 걸쳐서 열을 전달하는 능력이다. 본 발명은 열에너지의 포집하고, 전달하며 방출하기 위한 디바이스를 제조하는 방법, 및 이러한 디바이스를 수많은 산업적 적용에 설치하는 방법을 포함한다. 본 발명은 다양한 열원으로부터 -40℃ 내지 1300℃ 또는 그 이상의 온도 범위에서 열의 신속한 전달, 및 장기간 동안 가변적 또는 일정한 온도에서 이러한 열의 후속의 방출을 허용한다. 시스템은 그 길이의 대부분에 걸쳐서 단열된 신규의 히트 파이프를 포함한다. 일부 실시예에서, 온도 범위의 하단은 0, 50, 100, 150, 200 및 250도일 수 있다. 온도 범위의 상단은 1500 또는 그 이상, 1400, 1300, 1200, 1100, 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400 및 300도일 수 있다. 시스템의 실시예들에서, 히트 파이프의 치수, 단열의 형태, 제조 방법, 및 현장에서의 그 배치는 각 산업적 적용의 조건 및 특성에 의해, 열 방출이라는 면에서 열 전달의 수요에 의해, 그리고 구할 수 있는 열에너지의 형태에 의해 결정된다.Embodiments of the present invention may be applied to a variety of industrial applications including, but not limited to, heat treatment for crude oil recovery (EOR), heating of subsurface sediment, heat recovery from a geothermal source, temperature control in chemical processes, waste heat collection and reuse in plants and facilities, Provides for new means of capturing, delivering, and subsequently releasing heat that can be applied to industrial applications such as efficient delivery of heat in a heat exchanger. In particular, embodiments of the present invention collect and transfer thermal energy from intermittent heat sources (such as metal work), high temperature continuous heat sources (such as chemical and petrochemical operations), and low temperature continuous heat sources , And to a system and method for releasing the same. A key feature of the present invention is its ability to transfer heat over short distances or long distances with minimal heat and temperature losses. The present invention encompasses a method for manufacturing a device for collecting, transmitting and releasing thermal energy, and a method for installing such a device in a number of industrial applications. The present invention permits rapid transfer of heat from a variety of heat sources in the temperature range of -40 DEG C to 1300 DEG C or higher, and subsequent release of this heat at a variable or constant temperature for an extended period of time. The system includes a new heat pipe insulated over most of its length. In some embodiments, the lower end of the temperature range may be 0, 50, 100, 150, 200, and 250 degrees. The top of the temperature range may be 1500 or more, 1400, 1300, 1200, 1100, 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400 and 300 degrees. In embodiments of the system, the dimensions of the heat pipe, the form of the insulation, the method of manufacture, and its placement in the field are determined by the requirements and conditions of each industrial application, by the demand for heat transfer in terms of heat dissipation, It is determined by the type of thermal energy that can be obtained.

본 발명의 일부 실시예는, 예를 들어 연속적인 열 소통을 제공하는 독립체(entity)로 조립되고, 포집으로부터 방출까지 전달될 열의 공급원에서의 온도의 0% 내지 40%의 온도 손실과 함께, 0.1m 내지 14㎞의 거리에서 -40℃ 내지 1,300℃의 범위의 온도에서 열을 포집하고 전달하고 방출하는데 적합한 통상의 히트 파이프(conventional heat pipe), 고급 히트 파이프(advanced heat pipe), 열 사이펀, 열 분산기(heat spreaders), 맥동(pulsating) 또는 루프 히트 파이프, 증기 파이프 등을 포함할 수 있는 다수의 열 전달 디바이스를 포함할 수 있으며, 그러므로 열이 하나 이상의 열원으로부터 전달될 수 있으며, 열 전달 디바이스가 적어도 하나의 적용분야를 위해 열을 포집하거나 제공할 수 있는, 열 관리 시스템을 제공한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 거리는 0.3m, 1m, 3m, 10m, 30m, 100m, 300m, 500m 및 1㎞로부터 2㎞, 3㎞, 4㎞, 5㎞, 6㎞, 7㎞, 8㎞, 9㎞, 10㎞, 11㎞, 12㎞, 13㎞, 14㎞, 또는 그 이상까지일 수 있다. 마찬가지로, 본 발명의 일부 실시예에서, 온도 손실 또는 열 손실은 하단에서 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8% 및 9%, 및 12%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35% 또는 40%, 또는 그 이상일 수 있다. 수용 가능한 온도 손실은 시스템의 특정 사용의 상황에 의존할 수 있다. 일부 상황에서, 매우 낮은 열 손실이 특히 유익하며, 특정 적용을 위하여 비용 경쟁력이 요구될 수 있다. 경쟁 기술이 비효율적이거나 작동 불능인 다른 상황에서, 더욱 많은 양의 열 손실 또는 온도 손실은 수용 가능할 수 있으며, 구할 수 있는 어떠한 대안으로도 큰 경쟁력을 가질 수 있다. 따라서, 바람직하거나 또는 시장이 요구하는 정도의 열 손실의 최소화는 경쟁력이 있는 대안에 관련될 수 있다.Some embodiments of the present invention may be used in conjunction with, for example, assemblies of entities that provide continuous heat communication, with a temperature loss of 0% to 40% of the temperature at the source of heat to be delivered from capture to release, A conventional heat pipe, an advanced heat pipe, a heat siphon, a siphon, and a siphon suitable for collecting, transferring, and releasing heat at a temperature ranging from -40 ° C to 1,300 ° C at a distance of 0.1m to 14km, May include a plurality of heat transfer devices, which may include heat spreaders, pulsating or loop heat pipes, steam pipes, and so on, so that heat can be transferred from one or more heat sources, Provides a thermal management system that can capture or provide heat for at least one application. In some embodiments of the present invention, the distances may range from 0.3m, 1m, 3m, 10m, 30m, 100m, 300m, 500m and 1km to 2km, 3km, 4km, 5km, 6km, 7km, 9 km, 10 km, 11 km, 12 km, 13 km, 14 km, or more. Likewise, in some embodiments of the present invention, the temperature loss or heat loss is 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8% and 9% , 15%, 20%, 25%, 30%, 35% or 40%, or more. Acceptable temperature losses may depend on the context of the particular use of the system. In some situations, very low heat losses are particularly beneficial, and cost competitiveness may be required for certain applications. In other situations where competing technologies are ineffective or inoperable, a greater amount of heat loss or temperature loss may be acceptable and can be highly competitive with any alternative available. Thus, minimizing the heat loss to a desired or market demand can be related to a competitive alternative.

다른 실시예들에서, 열 관리 시스템은 예를 들어 통상의 히트 파이프, 고급 히트 파이프, 열 사이펀, 열 분산기, 맥동 또는 루프 히트 파이프, 증기 파이프 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 열 전달 디바이스를 포함할 수 있으며, 포집으로부터 방출까지 전달될 열의 공급원에서의 온도의 0% 내지 40%의 열 손실과 함께 500 m 내지 14 ㎞의 거리에서 -40℃ 내지 1,300℃의 온도 범위에서 열을 포집하고 전달하고 방출하는데 적합한 연속적인 열 소통을 제공할 수 있는 독립체로 조립되는 이러한 열 전달 디바이스의 조합을 또한 포함할 수 있으며, 그러므로, 열은 하나 이상의 열원으로부터 전달되고, 열 전달 디바이스는 적어도 하나의 적용분야를 위하여 열을 포집하거나 또는 제공할 수 있다.In other embodiments, the thermal management system may include one or more heat transfer devices, which may include, for example, conventional heat pipes, advanced heat pipes, thermal siphons, heat spreaders, pulsating or loop heat pipes, And collects and delivers heat at a temperature range of -40 ° C to 1,300 ° C at a distance of 500 m to 14 km with a heat loss of 0% to 40% of the temperature at the source of heat to be delivered from collection to release, The heat may be transferred from one or more heat sources and the heat transfer device may be used for at least one application Heat can be captured or provided.

다른 실시예들에서, 시스템의 열 전달 디바이스는 하나 이상의 심지를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 열 전달 디바이스는 심지를 가지지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 열 전달 디바이스는 예를 들어, 강, 구리 및 이의 합금, 티타늄 및 이의 합금, 알루미늄 및 이의 합금, 니켈 및 크롬 합금, 권취된 금속 포일, 와이어 스크린, 스카폴드(scaffold) 등 또는 그 임의의 조합으로 제조된 캡슐화 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 열 전달 디바이스는 가변적인 열 전도성을 포함할 수 있는 상이한 금속 및 합금을 포함할 수 있다.In other embodiments, the heat transfer device of the system may have more than one wick. In some embodiments, the heat transfer device may not have a wick. In some embodiments, the heat transfer device may be made of, for example, steel, copper and its alloys, titanium and its alloys, aluminum and its alloys, nickel and chromium alloys, rolled metal foils, wire screens, scaffolds, And any encapsulating material made in any combination thereof. In other embodiments, the heat transfer device may comprise different metals and alloys that may include variable thermal conductivity.

다른 실시예들에서, 시스템의 열 전달 디바이스는 예를 들어, 증발기들, 열 전달 구획들, 및 응축기들 등과 같은 다수의 구획들을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 구획들은 무심지(no wicks), 완전 심지, 부분 심지 등과 또는 그 임의의 조합과 같은 심지 특징을 포함할 수 있다.In other embodiments, the heat transfer device of the system may include a plurality of compartments, such as, for example, evaporators, heat transfer compartments, condensers, and the like. In some embodiments, the compartments may include wicking features such as no wicks, full wick, partial wick, etc., or any combination thereof.

추가적인 실시예들에서, 시스템의 응용은 예를 들어, 발전소, 지열에너지 생산, 원유 회수 증진, 가스 재압축, 담수화, 금속 처리, 화학 및 석유 화학 작업 및 생산, 펄프 및 제지 산업, 플라스틱 및 고무 작업, 내화물 산업, 유리 제조 작업, 채광 작업, 합판 및 지향성 스트랜드 보드 제조, 발효, 비료 생산, 산업용 가스 생산, 군사적 응용, 태양 에너지 생산, 고무 제조, 정유 등을 포함할 수 있다.In further embodiments, applications of the system include, for example, power plants, geothermal energy production, crude oil recovery enhancement, gas recompression, desalination, metal treatment, chemical and petrochemical operations and production, pulp and paper industries, , Refractory industries, glass manufacturing operations, mining operations, plywood and directional strand board manufacturing, fermentation, fertilizer production, industrial gas production, military applications, solar energy production, rubber manufacturing, refining and the like.

추가적인 실시예들에서, 열 전달 디바이스의 캡슐화 물질은 예를 들어, 다양한 열원에 대하여 비반응성, 열 전달 매체에 대하여 비반응성, 및 열원에 대하여 비반응성일 수 있는 금속, 플라스틱 또는 세라믹 조성물, 또는 이러한 성분들을 결합하는 조성물을 포함할 수 있다.In further embodiments, the encapsulating material of the heat transfer device may be, for example, a metal, plastic or ceramic composition that may be non-reactive to a variety of heat sources, unreactive to heat transfer media, and non- ≪ / RTI > compositions.

다른 실시예들에서, 서로 다른 개별 심지식 열 전달 디바이스는 길이를 따라서 모세관 작용과 호환 가능한 연속성을 가지는 결합 심지 구조체가 존재할 수 있도록 결합되며, 연속성은 길이 내내 내부 작동 물질(internal working material)의 열 소통을 허용할 수 있으며, 내부 작동 물질은 예를 들어 유체, 승화되는 고체, 다수의 화학적 수화 레벨을 가지는 물질 등 뿐만 아니라 그 임의의 조합을 포함한다.In other embodiments, the different discrete heat transfer devices are coupled so that there can be a coupling wick structure that has a continuity compatible with capillary action along the length, continuity can be achieved through the length of the internal working material And the internal working material may include any combination thereof as well as, for example, a fluid, a solid to be sublimed, a material having a plurality of chemical hydration levels, and the like.

다른 실시예들에서, 심지 구조체는 상이한 다공성을 갖는 다중 층을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 심지 구조체는 축심 심지(axial wick)를 포함할 수 있는 내부 심지 구조체를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 심지 구조체는 예를 들어, 소결 물질, 금속 스크린, 그루브, 산화물, 붕산염, 승화되는 고체, 상이한 화학적 수화 레벨을 갖는 물질, 나노입자, 나노기공, 나노튜브 등과 같은 물질들을 포함할 수 있다.In other embodiments, the wick structure may comprise multiple layers having different porosities. In further embodiments, the wick structure may include an inner wick structure that may include an axial wick. In other embodiments, the wick structure includes materials such as, for example, sintered materials, metal screens, grooves, oxides, borates, sublimed solids, materials with different chemical hydration levels, nanoparticles, nanopores, can do.

추가적인 실시예들에서, 상이한 물질들이 길이를 따라서 상이한 위치에서 사용될 수 있으며, 상기 물질들은 열 손실을 최소화하면서 열 포집 및 방출을 최적화하도록 선택될 수 있다.In further embodiments, different materials can be used at different locations along the length, and the materials can be selected to optimize heat collection and release while minimizing heat loss.

다른 실시예들에서, 심지는 예를 들어, 분무, 페인트, 베이킹, PVD, CVD, 유기 화합물의 열분해 등에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 심지는 액체 금속 전구체에 있는 금속 입자의 슬러리를 열적으로 분해하는 것에 의해 및/또는 유사한 공정에 의해 형성될 수 있다.In other embodiments, the wick may be formed by, for example, spraying, painting, baking, PVD, CVD, pyrolysis of organic compounds, and the like. In some embodiments, the wick may be formed by thermally cracking the slurry of metal particles in the liquid metal precursor and / or by a similar process.

일부 실시예에서, 캡슐화 튜브는 포일 등의 권취된 스트립을 포함할 수 있으며; 포일은 일부 실시예에서 얇을 수 있다.In some embodiments, the encapsulation tube may comprise a wound strip such as a foil; The foil may be thin in some embodiments.

추가적인 실시예들에서, 권취된 스트립 구조체는 그 주위의 관형 조립체들로, 예를 들어 메쉬 스크린을 포함할 수 있는 금속 스카폴드로 형성되기 전에 심지 물질로 예비 코팅될 수 있다.In further embodiments, the wound strip structure can be precoated with wicking material before it is formed into a tubular assemblies around it, e.g., a metal scaffold that can include a mesh screen.

일부 실시예에서, 권취 튜브에 있는 임의의 갭은 별도의 권취 스트립 등에 의해 밀봉될 수 있다. In some embodiments, any gap in the winding tube may be sealed by a separate winding strip or the like.

일부 실시예에서, 작동 물질의 양은 내부 심지 구조체를 포화시키는데 필요한 양을 초과할 수 있다.In some embodiments, the amount of working material may exceed the amount needed to saturate the inner wick structure.

일부 실시예에서, 열 전달 디바이스에 있는 작동 물질은 -40℃ 내지 1,300℃ 또는 그 이상의 범위에 있는 상변화 온도를 가질 수 있다.In some embodiments, the working material in the heat transfer device may have a phase change temperature in the range of -40 ° C to 1300 ° C or higher.

일부 실시예에서, 열 전달 디바이스는 부분 진공을 제어하고 유지하기 위하여 적어도 한쪽 단부 가까이에 있는 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다.In some embodiments, the heat transfer device may include at least one valve near at least one end to control and maintain the partial vacuum.

일부 실시예에서, 길이에 있어서 14 ㎞까지의 수직 열 전달 디바이스는 열 전달 디바이스의 물리적 성능 저하 또는 파손을 방지하는 방식으로 설치될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 열 전달 디바이스의 중량은 예를 들어, 적어도 하나의 부력 풍선, 적어도 하나의 헬리콥터, 또는 이들의 조합 등에 의해 상쇄된다.In some embodiments, vertical heat transfer devices up to 14 km in length can be installed in a manner that prevents physical degradation or breakage of the heat transfer device. In such embodiments, the weight of the heat transfer device is offset by, for example, at least one buoyancy balloon, at least one helicopter, or a combination thereof.

다양한 실시예에서, 열 전달 디바이스는 크레인, 헬리콥터, 풍선, 휠, 석유 굴착 장치(oil rig), 타워 등과 같은 적어도 하나의 설치 보조 장치를 사용하여 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어, 길이에 있어서 3 내지 7㎞의 열 전달 디바이스는 이러한 열 전달 디바이스의 물리적 성능 저하 또는 파손없이 설치될 수 있으며, 열 전달 디바이스는 열 전달 디바이스의 곡률을 최소화하는 예를 들어 100 내지 500 피트의 지름의 휠 주위에 권취될 수 있다. 일부 실시예에서, 열 전달 디바이스는 단열될 수 있다.In various embodiments, the heat transfer device may be installed using at least one installation assistance device such as a crane, helicopter, balloon, wheel, oil rig, tower, In some embodiments, for example, a heat transfer device of 3 to 7 km in length may be installed without deteriorating or breaking the physical performance of such a heat transfer device, and the heat transfer device may be an example of minimizing the curvature of the heat transfer device For example, around 100 to 500 feet in diameter. In some embodiments, the heat transfer device may be insulated.

일부 실시예에서, 맥동 히트 파이프는 압력 펄스에 저항하도록, 강한 금속 스크린 등에서 얇은 금속 또는 합금층을 캡슐화하여 만들어질 수 있다.In some embodiments, the pulsating heat pipe can be made by encapsulating a thin metal or alloy layer on a strong metal screen or the like, so as to resist pressure pulses.

본 발명의 일부 실시예들은 열관리 시스템을 사용하여 열을 포집하고 전달하고 방출하는 방법을 포함할 수 있다.Some embodiments of the present invention may include methods of capturing, transferring, and releasing heat using a thermal management system.

본 발명의 일부 실시예들은, 예를 들어, 통상의 히트 파이프, 고급 히트 파이프, 열 사이펀, 분산기 히트 파이프, 루프 히트 파이프, 맥동 히트 파이프, 증기 파이프, 임의의 이러한 조합 등으로부터 열 전달 디바이스의 형태를 선택하는 단계; 예를 들어, 땜납, 브레이징, 용접, 나사 고정, 포일 권취, 기계식 끼워맞춤, 열 유체 캡슐화, 임의의 이러한 조합 등으로부터 열 전달 디바이스 요소들을 결합하는 방법을 선택하는 단계; 예를 들어, 소결 금속, 축심 심지, 금속 스크린, 그루브, 임의의 이러한 조합 등으로부터 심지 구조체의 형태, 및 무심지 물질을 선택하는 단계; 예를 들어, 수용액, 공융 염 혼합물, 유기물 열 유체, 또는 -40℃ 내지 1,300℃의 온도 범위에서 액화될 수 있는 고온 금속 및 합금, 승화되는 고체, 또는 상이한 화학적 수화 레벨을 갖는 물질로부터 내부 작동 물질을 선택하는 단계를 포함할 수 있는 열 전달 디바이스를 제조하기 위한 방법을 포함하며; 그리고, 추가적으로 상기 방법은 그러므로 선택된 상기 결합 방법, 심지 구조체, 및 작동 유체를 적용하는 단계; 및 상기 열 전달 디바이스를 진공 하에서 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.Some embodiments of the present invention may be implemented in the form of heat transfer devices, for example, from conventional heat pipes, advanced heat pipes, thermal siphons, disperser heat pipes, loop heat pipes, pulsating heat pipes, steam pipes, ; Selecting a method of combining heat transfer device elements from, for example, soldering, brazing, welding, screwing, foil winding, mechanical fit, thermal fluid encapsulation, any combination thereof; Selecting a type of wick structure and an insensitive material from, for example, a sintered metal, a center core, a metal screen, a groove, any combination thereof, and the like; For example, from an aqueous solution, a eutectic salt mixture, an organic material thermal fluid, or a high temperature metal and alloy that can be liquefied in a temperature range of -40 ° C to 1,300 ° C, a sublimed solid, or a material having a different chemical hydration level, A method for manufacturing a heat transfer device, the method comprising: And, additionally, the method thus includes applying the selected bonding method, wick structure, and working fluid; And sealing the heat transfer device under vacuum.

도 1은 가능한 발전소 구성을 도시한 도면.
도 2는 배관 구성을 도시한 도면.
도 3은 항력을 최소화하도록 히트 파이프의 공기 역학적 형상을 도시한 도면.
도 4는 최소 압력 강하를 위한 배관 구성을 도시한 도면.
도 5는 집진장치(baghouse)로부터 열 회수를 위한 최적의 구성을 도시한 도면.
도 6은 전기 집진기(electrostatic precipitator: ESP)로부터 열 회수를 위한 최적의 구성을 도시한 도면.
도 7은 간헐적 열원(intermittent heat source)으로부터 최적의 열 포집을 도시한 도면.
도 8은 축열을 위한 배관 구성을 도시한 도면.
도 9는 바이어법(Bayer Process)으로부터 열을 회수하기 위한 2개의 선택적인 구성을 도시한 도면.
도 10은 EOR을 위한 열 전달 방법의 실시예의 단면도.
도 11은 EOR을 위한 열 전달 디바이스의 설치를 설명하는 실시예의 단면도.
도 12는 EOR을 위한 열 전달 디바이스의 설치 방법의 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 13은 지열 설비를 위한 열 전달 디바이스의 실시예들을 도시한 도면.
도 14는 산업 플랜트를 위한 열 전달 디바이스의 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 15는 단열을 갖는 열 전달 디바이스의 도면.
도 16은 히트 파이프의 단면도.
도 17은 고성능 히트 파이프의 개략도.
도 18은 히트 파이프의 2개의 개략도.
도 19는 장거리 열 전달을 위한 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 20은 긴 히트 파이프를 만들기 위한 방법을 도시한 도면.
도 21은 다공성 모세관 표면을 갖는 권취 스트립의 대안적인 실시예의 단면도.
도 22는 긴 히트 파이프를 만들기 위한 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 23은 히트 파이프를 위한 축심 심지의 실시예를 도시한 도면.
도 24는 히트 파이프에서 내부 진공을 유지하기 위한 실시예를 도시한 도면.
도 25는 고급 히트 파이프를 만들기 위한 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 26은 엄청나게 긴 고급 히트 파이프에 대한 대안적인 실시예를 도시한 도면.
도 27은 히트 파이프 연결 방법을 도시한 도면.
도 28은 복잡한 히트 파이프에서 열 전달을 해석하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 29는 열 전달 디바이스의 개략도.
1 shows a possible power plant configuration;
2 is a view showing a piping arrangement;
Figure 3 shows the aerodynamic shape of a heat pipe to minimize drag;
4 shows a piping arrangement for minimum pressure drop.
5 is a diagram showing an optimal configuration for heat recovery from a baghouse;
6 is a diagram showing an optimal configuration for heat recovery from an electrostatic precipitator (ESP);
Figure 7 illustrates optimal heat collection from an intermittent heat source;
8 is a view showing a piping arrangement for heat storage;
9 illustrates two alternative configurations for recovering heat from a Bayer process;
10 is a cross-sectional view of an embodiment of a heat transfer method for an EOR;
11 is a cross-sectional view of an embodiment illustrating the installation of a heat transfer device for an EOR;
Figure 12 illustrates an alternative embodiment of a method of installing a heat transfer device for an EOR;
Figure 13 shows embodiments of a heat transfer device for a geothermal installation.
Figure 14 illustrates an alternative embodiment of a heat transfer device for an industrial plant.
15 is a view of a heat transfer device with adiabatic;
16 is a cross-sectional view of a heat pipe;
17 is a schematic view of a high performance heat pipe;
18 is a schematic view of two of the heat pipes;
Figure 19 illustrates an alternative embodiment for long-distance heat transfer.
20 shows a method for making a long heat pipe;
21 is a cross-sectional view of an alternative embodiment of a wound strip having a porous capillary surface.
22 illustrates an alternative embodiment for making a long heat pipe;
23 illustrates an embodiment of a shaft core for a heat pipe.
24 illustrates an embodiment for maintaining an internal vacuum in a heat pipe;
25 illustrates an alternative embodiment for making an advanced heat pipe;
26 illustrates an alternative embodiment to an extremely long advanced heat pipe.
27 is a view showing a heat pipe connection method;
28 illustrates a method for analyzing heat transfer in a complex heat pipe;
29 is a schematic diagram of a heat transfer device;

정의Justice

열에너지 또는 열(일반적인 사용법에서)은 에너지의 운동학적, 진동 및 회전 형태를 포함하는 분자, 원자 또는 이온의 열에너지를 나타낸다. 열은 또한 하나의 매체 또는 물체로부터 다른 매체 또는 물체로, 또는 에너지원으로부터 매체 또는 물체로 운동 에너지의 전달을 나타낸다. 이러한 에너지 전달은 복사, 전도 및 대류의 3가지 방식으로 일어날 수 있지만, 여기에서는 일반적인 상식으로 구할 수 있는 열에너지 함유량을 포함하도록 사용될 것이다. 일부 사람들은 열이 시스템 내에 포함된 에너지가 아니라 시스템(또는 보디)들 사이의 에너지의 전달을 의미하는 것으로 믿지만, 이러한 이해는 불필요하게 제한적이다. 다른 사람들은 그 온도에서의의 차이로 인해 물질의 2개의 샘플들 사이에서 흐르는 에너지의 형태로서 열을 정의하며, 이러한 것 또한 제한적이다. 열의 다음의 정의는 유용하다:Thermal energy or heat (in common usage) refers to the thermal energy of a molecule, atom or ion, including the kinematic, oscillatory, and rotational forms of energy. Heat also represents the transfer of kinetic energy from one medium or object to another medium or object, or from an energy source to the medium or object. This energy transfer can occur in three ways: radiation, conduction, and convection, but here it will be used to include the thermal energy content available in common sense. Some people believe that heat refers to the transfer of energy between systems (or bodies), not energy contained within the system, but such understanding is unnecessarily limited. Others define heat as a form of energy flowing between two samples of matter due to differences in temperature, and this is also limited. The following definitions of columns are useful:

a. 원자 또는 분자의 운동과 관련되고, 전도에 의해 고체와 액체 매체를 통해, 대류에 의해 유체 매체를 통해, 그리고 복사에 의해 빈 공간을 통하여 전달될 수 있는 에너지의 형태. a . A form of energy that is associated with the motion of an atom or molecule, that can be conducted by conduction through solid and liquid media, by convection through the fluid medium, and by radiation through void space.

b. 온도의 차이 또는 위상의 변화의 결과로서 하나의 보디로부터 다른 보디로의 에너지의 전달. b . Transfer of energy from one body to another as a result of temperature differences or phase changes.

c. 잠재하거나 또는 분별 가능한 열에너지. c . Potential or distinguishable thermal energy.

본 발명의 맥락에서 "열 전달 디바이스"(Heat transfer device: HTD)는 종래 및 신규 HP, 분산기 HP, 열 사이펀, 증기 파이프 및 맥동 히트 파이프를 포함한다. 히트 파이프가 열 포집, 전달 및 방출의 방법으로 언급될 때, 맥동 열 및 파이프 분산기 히트 파이프가 또한 사용될 수 있다. 수직 응용에서, 열 사이펀들은 히트 파이프대신 사용될 수 있다. 히트 파이프는 열전도성이 아니라 2개의 물리적 원리로 작동하기 때문에 열교환기, 금속 표면 또는 열 유체보다 열을 효과적으로 포집, 전달, 및 인도(delivery)할 수 있는 디바이스이다. 열 포집 및 방출 동안, 히트 파이프는 열전도성 및 상 변화에 의지하지만, 후자는 전자보다 몇 배 더 효과적이어서, 전체적인 열 성능은 논의 중인 응용에서 유사한 표면적을 갖는 비교 가능한 열교환기보다 여러배 더 효과적이다. 또한, 열 전달 동안, 질량 전달에 의해 열을 전달하는 히트 파이프의 능력은 다시 한번, 심지어 구리 또는 은과 같은 고전도성 물질을 다룰 때에도 열전도성만의 속도보다 여러배 크다. 논의 하에 있는 응용에서 열 유체 이상의 히트 파이프의 뛰어난 성능은 히트 파이프에 있는 일반적인 작동 유체(물) 대 열 유체의 경우에 유기물 액체의 열 용량의 비열에서의 차이에 기인한다.In the context of the present invention, a "heat transfer device " (HTD) includes conventional and new HP, dispersing device HP, thermal siphon, steam pipe and pulsating heat pipe. When a heat pipe is referred to as a method of heat collection, transfer and discharge, pulsating heat and a pipe disperser heat pipe may also be used. In vertical applications, thermal siphons may be used instead of heat pipes. Heatpipes are devices that can collect, transport, and deliver heat more efficiently than heat exchangers, metal surfaces, or thermal fluids because they operate on two physical principles, not thermal conductivity. During heat collection and discharge, heat pipes rely on thermal conductivity and phase changes, but the latter is several times more efficient than electrons, so overall thermal performance is many times more effective than comparable heat exchangers with similar surface areas in the applications under discussion . Also, during heat transfer, the ability of a heat pipe to transfer heat by mass transfer is again several times greater than the rate of thermal conductivity alone, even when handling highly conductive materials such as copper or silver. The superior performance of heat pipes above the thermal fluid in the applications under discussion is due to differences in the specific heat capacity of the organic liquid in the case of common working fluid (water) versus heat fluid in the heat pipe.

본 발명에서 설명된 HTD의 중요한 특징은 히트 파이프의 뛰어난 열 전달 메커니즘이다. 다음의 문단들에서 설명되는 바와 같이, 히트 파이프는 거의 열역학적으로 가역성인 열 전달 수단, 즉 효율에서 거의 손실이 없는 엔탈피를 전달하는 시스템을 제공한다. 또한, 통상적인 히트 파이프가 이러한 고유 메커니즘을 공유하지만, 여기에 설명된 고급 히트 파이프는 상당히 개선된 열 포집, 전달 및 방출 성능을, 그러므로 열역학적으로 가역성인 공정에 더욱 접근한 것을 특징으로 한다.An important feature of the HTD described in the present invention is the excellent heat transfer mechanism of the heat pipe. As will be explained in the following paragraphs, heat pipes provide a thermodynamically reversible heat transfer means, i.e., a system that delivers enthalpy with little loss in efficiency. In addition, while conventional heatpipes share this inherent mechanism, the advanced heatpipes described herein are characterized by a significantly improved heat collection, transfer, and discharge performance, and therefore a closer approach to thermodynamically reversible processes.

표면 작업으로부터 상승된 온도에서 열을 용이하게 운반할 수 있고 장기간에 걸쳐서 일정한 온도로 이러한 열을 지하 형성물에 인도할 수 있고 유지 보수를 거의 또는 전혀 요구하지 않고 신뢰할 수 있으며 작동을 위해 최소의 물 또는 증기를 요구하는 저렴한 열 전달 메커니즘이 필요하다. It is easy to carry heat at elevated temperatures from surface work and can deliver this heat to the underground formation at a constant temperature over a long period of time, with little or no maintenance required and reliable, Or an inexpensive heat transfer mechanism that requires steam.

상업적으로 구할 수 있는 히트 파이프는 수백 또는 수천 피트의 길이가 아니라 수 인치 내지 수 피트의 길이이며, 그 이유가 존재한다. 아래의 상세한 설명의 구획에서 설명된 바와 같이, 히트 파이프의 필수적인 측면은 응축된 작동 유체를 히트 파이프의 고온 영역으로 다시 순환시키는 능력이다. 이러한 능력은, a) 현재의 HP에서의 모세관 힘이 수백 피트에서 물을 끌어 올릴 수 없으며, b) 내부 모세관 작용에서의 어떠한 중단도 내부 전달 메커니즘을 또한 중단시키기 때문에 현재 제조 공정으로 달성하는 것이 아주 어렵다. 그러므로, 효과적으로 기능하도록 만들어질 수 있는 긴 히트 파이프가 필요하다.Commercially available heat pipes are not hundreds or thousands of feet in length, but several inches to several feet in length, for a reason. As described in the compartments of the detailed description below, an essential aspect of the heat pipe is the ability to circulate the condensed working fluid back to the hot zone of the heat pipe. This ability can not be achieved with current manufacturing processes because: a) capillary forces at current HP can not lift water at hundreds of feet, and b) any interruption in internal capillary action also stops the internal delivery mechanism it's difficult. Therefore, there is a need for a long heat pipe that can be made to function effectively.

히트 파이프, 분산기 히트 파이프, 열 사이펀, 및 맥동 히트 파이프를 사용하는 열 포집Heat collection using heat pipes, disperser heat pipes, thermal siphons, and pulsating heat pipes

도 29는 열 전달 디바이스, 예를 들어 히트 파이프의 형태의 개략도이다. 도 29에서, 히트 파이프(4)는 열 포집 구획(4'), 열 전달 구획(4"), 및 열 방출 구획(4"')의 3개의 주요 구획으로 구성된다. 열 전달 구획은 열 손실이 통상적으로 무시되도록 적기 때문에 통상적으로 "단열(adiabatic)" 구획으로 지칭되어서, 단열 공정에서의 열 손실이 실제 0이 아닐지라도 용어 단열이 사용된다. 29 is a schematic view of a heat transfer device, for example, in the form of a heat pipe. 29, the heat pipe 4 is composed of three main compartments: a heat collecting section 4 ', a heat transmitting section 4' ', and a heat releasing section 4' ''. The heat transfer section is commonly referred to as an "adiabatic" section, since the heat loss is usually negligible to be ignored, so that the term insulation is used even though the heat loss in the adiabatic process is not actually zero.

본 발명의 실시예는 일부의 경우에 예시적인 형태로 또는 하나 이상의 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된다. 그러나, 특정 실시예의 이러한 임의의 개시는 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 전체 범위를 나타내지 않는다.Embodiments of the invention are disclosed herein in some instances in an illustrative form or with reference to one or more drawings. However, any such disclosure of particular embodiments is illustrative only and does not represent the full scope of the invention.

산업용 열 포집은 다음과 같은 것을 수반한다: (a) 고온의 연도 가스와 같은 폐기물 및/또는 저급의 열(열기) 에너지 포집, (b) 발열 반응을 포함하는 것들과 같은 다양한 산업 및 화학 공정의 냉각, (c) 프로필렌 글리콜의 제조 동안 200℃에서 프로필렌옥사이드의 산화를 제어하는 것과 같은 특정 화학 또는 석유 화학 플랜트에서의 온도 제어, (d) 원유 회수 증진(EOR)에서와 같은 원격 위치에서 인도를 위한 열 포집의 사용, 및 (e) 지열원에 구멍을 뚫는 것과 같이 접근이 어려운 곳으로부터의 열 포집. 본 출원인은 다양한 응용에서 본 발명의 넓은 범위를 예시하는 예들에 의해 이러한 것들을 검토한다.Industrial heat collection involves the following: (a) the collection of various industrial and chemical processes, such as those involving high temperature flue gas and / or low heat (heat) energy capture; and (b) Cooling, (c) temperature control in certain chemical or petrochemical plants, such as controlling the oxidation of propylene oxide at 200 ° C during the production of propylene glycol, (d) delivery at a remote location, such as in crude oil recovery enhancement (EOR) And (e) heat collection from places where access is difficult, such as punching a geothermal source. Applicants review these in various applications by examples illustrating a broad scope of the invention.

폐열, 저급 및 고급 열에너지를 포집Collects waste heat, low and high heat energy

이러한 산업적 적용은 통상적으로 약 60℃로부터 아마도 250℃만큼 높은 범위의 온도에서 많은 양의 열을 포함하며, 이러한 것은 추가적인 전력 생산과 같은 다른 열 소모 응용을 위한 이러한 에너지의 이용을 방해한다. 대량의 저급 열을 발생시키는 산업은 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않는다: (a) 발전소, 특히 석탄 화력 발전소, 금속 및 시멘트 플랜트와 같은 많은 양의 연료를 사용하고 많은 양의 연도 가스를 발생시키고, 스택 또는 굴뚝에 의해 이러한 연도 가스를 폐기하는 것들, (b) 석회 생산기, 알루미나 생산기, 마그네시아 생산기 및 많은 무기물 화학제 생산기와 같은 산업로, 소성로 또는 공정 반응기를 사용하는 것들, (c) 원자력 발전기, 압축기, 전력 변압기, 내화물 플랜트, 유리 제조 플랜트 또는 대형 열 생산 응축기들을 갖는 화력 발전소와 같은 연도 가스없이 대량의 열을 발생시키는 것들. Such industrial applications typically involve large amounts of heat at temperatures ranging from about 60 ° C to perhaps 250 ° C, which hinders the use of this energy for other heat dissipation applications such as additional power production. Industries generating large quantities of low-grade heat include, but are not limited to: (a) using large quantities of fuels such as power plants, especially coal-fired power plants, metal and cement plants, generating large amounts of flue gas, (B) those using calcination or process reactors in industries such as lime production plants, alumina production plants, magnesia production plants and many inorganic chemical production plants, (c) nuclear power plants, Those that generate large quantities of heat without flue gas, such as compressors, power transformers, refractory plants, glass making plants, or thermal power plants with large heat producing condensers.

연료 연소가 산업으로부터의 에너지 생성의 많은 부분을 구성하기 때문에, 연도 가스로부터 열을 포집하는 것은 많은 산업을 위한 관련 응용이 된다. 석탄 화력 발전소의 연도 가스로부터 열의 회수는 열 포집 방법과 메커니즘을 예시하도록 선택된다. Since fuel combustion constitutes a large part of the energy production from the industry, collecting heat from the flue gas is a relevant application for many industries. The recovery of heat from the flue gas of coal-fired power plants is chosen to illustrate the heat capture method and mechanism.

도 1은 이러한 연도 가스로부터 열을 회수하기 위한 전형적인 구성을 예시한다. 도 1에서, 전형적인 연도 가스 덕트(52)의 단면은 약 20x30 피트 측정의 직사각형 단면이다. 다수의 히트 파이프(4)는 연도 가스(52)의 구획을 관통한다. 히트 파이프는 300℉ 내지 450℉의 온도인 연도 가스와 접촉하며, 가스에서 구할 수 있는 열의 일부를 포집한다. 구할 수 있는 열의 일부분만을 포집하는 것은 연도 가스의 온도가 과잉으로 강하하는 것이 허용될 수 없기 때문에 이러한 특정 응용에서 중요한 특징이다. 이러한 강하는 처리 굴뚝을 통한 연도 가스의 궁극적인 유동을 저해할 것이다. 열을 포집하는 히트 파이프(4)는 크고 복잡한 히트 파이프(58)에 연결된다. 이러한 히트 파이프는 더욱 큰 지름을 가지며, 그러므로 많은 양의 열을 전달하는데 더욱 큰 용량을 가진다. 대안적으로, 히트 파이프는 장거리에서 더욱 효율적인 다른 상이한 구조체들을 사용할 수 있다. 더욱 큰 지름의 히트 파이프(58)는, 이러한 열이 한 세트의 작은 지름의 히트 파이프(4)로 공급되고, 차례로 예를 들어 정수 시스템의 열 입력 구획과 같이 열을 요구하는 처리 용기(53)에 이러한 열을 인도하는 다른 위치로 포집된 열을 전달한다. 그러므로, 열 포집의 중요한 기능은, 연도 가스로부터 열을 전달하고, 본래의 연도 가스 열원으로부터 일정 거리에 있는 다른 공정으로 이를 인도할 수 있는 히트 파이프를 사용하는 것을 포함한다. Figure 1 illustrates a typical configuration for recovering heat from such flue gas. In Figure 1, the cross-section of a typical flue gas duct 52 is a rectangular cross-section measuring approximately 20 by 30 feet. A plurality of heat pipes (4) pass through the section of flue gas (52). The heat pipe contacts the flue gas at a temperature of 300 ℉ to 450 하며 and collects some of the heat available in the gas. Collecting only a fraction of the available heat is an important feature in this particular application because the temperature of the flue gas can not be allowed to drop excessively. This drop will hinder the ultimate flow of flue gas through the treatment stack. The heat pipe 4 collecting heat is connected to a large and complicated heat pipe 58. These heat pipes have a larger diameter and therefore have a larger capacity for transferring large amounts of heat. Alternatively, the heat pipe may use other different structures that are more efficient at long distances. Heatpipes 58 of larger diameter are arranged in such a way that such heat is supplied to a set of small diameter heatpipes 4 which in turn are supplied to the processing vessel 53 which, for example, To another location that carries this heat. Therefore, an important function of heat trapping involves the use of heat pipes that can transfer heat from the flue gas and direct it to other processes at a distance from the original flue gas heat source.

도 2는 열 포집 디바이스를 배관 내로 삽입하기 위한 선택적 구성을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열 포집 디바이스(4)(예를 들터, 통상의 히트 파이프, 열 사이펀, 분산기 히트 파이프, 또는 맥동 히트 파이프)는 도 2a에 도시된 바와 같이 수직으로 또는 도 2b에 도시된 바와 같이 수평으로 연도 가스 덕트(52)의 단면 내로 도중에 삽입된다. 바람직한 실시예에서, 히트 파이프는 항력, 그러므로 연도 가스에서의 압력 강하 및 HP의 잠재적 부식을 최소화하도록 연도 가스의 유동 방향과 동일 선상에 배치된다. 선택적으로, 히트 파이프는 수직 및 수평 방향들 사이에서, 또는 중간 삽입 각도들에서 교번될 수 있다. 아울러, 히트 파이프는 대량의 가스로부터 히트 파이프의 표면으로의 열 전달을 최대화하도록 난류 및 압력 강하 및 경계층의 두께를 최소화하기 위해 서로 인접하거나 서로 엇갈려 배치될 수 있다.Figure 2 shows an optional arrangement for inserting a heat collecting device into the piping. As shown in FIG. 2, the heat collecting device 4 (e.g., a conventional heat pipe, a thermal siphon, a disperser heat pipe, or a pulsating heat pipe) may be vertically or as shown in FIG. Is inserted horizontally into the cross section of the flue gas duct 52 as shown. In a preferred embodiment, the heat pipe is disposed co-linear with the direction of flow of the flue gas to minimize drag, and hence the potential erosion of the HP and the pressure drop in the flue gas. Alternatively, the heat pipe may be alternated between vertical and horizontal directions, or at intermediate insertion angles. In addition, heatpipes may be disposed adjacent to one another or staggered from one another to minimize turbulence and pressure drop and thickness of the boundary layer to maximize heat transfer from the bulk of the gas to the surface of the heatpipe.

도 3은 유체 유동에서 항력을 최소화하는데 유용한 히트 파이프의 또 다른 특징을 도시하며: 히트 파이프의 열 성능은 히트 파이프의 단면 형상과 관계없으며, 즉, 열의 전달은 주로 히트 파이프의 단면적과 표면적에 의존하고, 가스 경계층의 두께 및 잔류 시간이 유사한 한 단면이 원형, 직사각형 또는 다른 형태인지 여부는 훨씬 적게 의존한다. 도 3은 항력, 경계층 두께, 및 최대 접촉 시간을 최소화하도록 공기 역학적으로 디자인된 단면 형상을 구비한 일련의 히트 파이프(4)를 갖는 연도 가스 덕트(52)의 단면도를 도시한다. 그러므로, 선단 히트 파이프(4)는 그 열에 있는 마지막 히트 파이프(4')와 다른 단면을 가진다. Figure 3 illustrates another feature of a heat pipe that is useful for minimizing drag in fluid flow: the heat performance of the heat pipe is independent of the cross-sectional shape of the heat pipe, i.e., the heat transfer depends primarily on the cross- And it is much less dependent on whether the cross-section of the gas boundary layer is similar in thickness and residence time, whether circular, rectangular or otherwise. Figure 3 shows a cross-sectional view of a flue gas duct 52 having a series of heat pipes 4 with a cross-sectional shape that is aerodynamically designed to minimize drag, boundary layer thickness, and maximum contact time. Therefore, the leading end heat pipe 4 has a different cross section from the last heat pipe 4 'in the row.

도 4는 유체 유동에서 항력을 최소화하기 위한 다른 방법을 도시한다. 도 4에서, 히트 파이프(4)는 연도 가스 유동 방향에 대해 일정 각도로 삽입된다. 통상적으로, 다른 각도가 배관의 구성에 의존하여 바람직할 수 있을지라도, 항력과 부식은 이러한 각도가 유동 방향으로부터 약 30°일 때 최소화된다.Figure 4 shows another method for minimizing drag in fluid flow. In Fig. 4, the heat pipe 4 is inserted at an angle with respect to the flue gas flow direction. Typically, drag and erosion are minimized when this angle is about 30 degrees from the direction of flow, although other angles may be desirable depending on the configuration of the piping.

전형적으로 석탄 연소 발전소에서, 연소 가스는 먼저 암모니아 또는 아민에 의한 촉매 탈질 반응이 일어나고, 그런 다음 연도 가스에 있는 재(ash)는 집진장치 또는 전기 집진에서 필터링에 의해 감소된다. 이어서, 연도 가스는 연도 가스 탈황(flue-gas desulfurization, FGD) 전에 압력을 증가시키는 팬 내로 연도 덕트를 통해 운반된다. FGD 이후에, 연도 가스는 저급 열의 잠재적인 포집의 또 다른 지점인 스택이나 굴뚝을 통해 대기로 분출된다. 도 5는 석탄 화력 발전소에 있는 배관으로부터 직접 열을 포집하기 위한 다른 구성, 즉 집진 장치(66)에서 열을 포집하는 대안적인 구성을 도시한다. 도 5에서, 히트 파이프(4)는 히트 파이프 상으로 재의 침착을 최소화하기 위하여 집진 장치(66)의 필터 내부(정화 측)에 배치된다. 히트 파이프 내부에서의 연도 가스의 유동과 유체의 유동은 평행하고 동시에 일어날 것이다. 고온 가스는 히트 파이프와 접촉하며, 히트 파이프의 저부에 포집된 열은 집진 장치 구역 외부로 신속하게 전달될 것이며, 이러한 것은 연도 가스의 냉각을 개시할 것이다. 필터 백(filter bag)에서 유동의 전체 압력 강하는 백 내부의 자유 단면적에 반비례할 것이다. 10cm 지름의 세라믹 필터 내부의 1cm 지름의 히트 파이프에 대하여, 히트 파이프로 인한 추가의 압력 강하는 102/(102-12) - 1 또는 대략 1 %의 과잉 압력 강하일 것이다. 6개의 히트 파이프를 배치하면, 여전히 압력 강하에서 102(102 - 6 × 12) - 1 또는 대략 6 %의 증가가 있으며, 이러한 것은 연도 가스 시스템의 변동의 여유 내에 있는 것이다. 히트 파이프의 수, 분포 및 지름은 필터 백의 치수와 회수되는 열의 필요한 비율에 의해 결정될 것이다.Typically in a coal-fired power plant, the combustion gas is first catalytically denitrified by ammonia or an amine, and then the ash in the flue gas is reduced by filtration in a dust collector or electrostatic precipitator. The flue gas is then conveyed through the flue duct into a fan which increases the pressure prior to flue-gas desulfurization (FGD). After FGD, the flue gas is ejected into the atmosphere through stacks or chimneys, another point of potential collection of low heat. 5 shows an alternative configuration for collecting heat directly from the piping in a coal fired power plant, i.e., an arrangement for collecting heat in the dust collector 66. In Fig. 5, the heat pipe 4 is disposed inside the filter (purifying side) of the dust collecting device 66 in order to minimize deposition of ash on the heat pipe. The flow of flue gas and the flow of fluid inside the heat pipe will occur in parallel and at the same time. The hot gas is in contact with the heat pipe, and the heat collected at the bottom of the heat pipe will be rapidly transferred out of the dust collector area, which will initiate the cooling of the flue gas. The overall pressure drop of the flow in the filter bag will be inversely proportional to the free cross-sectional area inside the bag. For a 1 cm diameter heat pipe inside a 10 cm diameter ceramic filter, the additional pressure drop due to the heat pipe would be 10 2 / (10 2 -1 2 ) -1 or an excess pressure drop of approximately 1%. With six heatpipes deployed, there is still an increase in pressure drop of 10 2 (10 2 - 6 × 1 2 ) -1 or approximately 6%, which is within the margin of variation in the flue gas system. The number, distribution and diameter of the heat pipes will be determined by the dimensions of the filter bag and the required ratio of heat recovered.

도 6은 석탄 화력 발전소에서 배관으로부터 직접 열을 포집하기 위한, 즉 전기 집진기(67)에서 열을 포집하기 위한 여전히 또 다른 선택적 구성을 도시한다. 전기 집진기 시스템은 최소의 압력 강하에 의해 유동하는 입자들의 대부분을 대전할 수 있기 위하여 연도 가스와의 최대 접촉 면적을 가지도록 디자인된다. 그러므로, 접촉 가스-고체 접촉은 이미 양호하다. 바람직한 구성은 히트 파이프이도록 다공판(perforated plate)(도 6 참조)들을 만드는 것이다. 판들은 외부 전기 동력 시스템에 이미 연결되어 있어서, 지붕 연결부들은 열 전달 도관, HP 자체로서 또한 사용될 수 있다. 도 6은 전기 집진기에서 제안된 구성을 도시한다. 연도 가스 유동에서의 변화가 고려되지 않기 때문에, 이러한 특정 구성에서의 압력 강하는 어떠한 추가적인 증가없이 전기 집진기의 압력 강하일 것이다. 6 shows still another optional configuration for collecting heat directly from the pipe at the coal fired power plant, i.e. for collecting heat at the electrostatic precipitator 67. [ Electrostatic precipitator systems are designed to have the maximum contact area with the flue gas to be able to charge most of the particles flowing by minimal pressure drop. Therefore, the contact gas-solid contact is already good. A preferred configuration is to make a perforated plate (see FIG. 6) to be a heat pipe. Plates are already connected to an external electrical power system so that the roof connections can also be used as a heat transfer conduit, HP itself. 6 shows a configuration proposed in the electrostatic precipitator. Since the change in the flue gas flow is not taken into consideration, the pressure drop in this particular configuration will be the pressure drop of the electrostatic precipitator without any further increase.

이러한 최종 2개의 구성(집진장치 또는 전기 집진기에서 열을 포집함)의 이점은 2개이며: 첫 번째로 열은 연도 가스 덕트에서보다 약간 높은 온도로 포집되고, 그러므로 열 효율을 개선하며, 두 번째로 이러한 처리 유닛들의 각각은 그 본래의 기능과 추가의 열 포집 기능의 이중 기능을 수행하도록 사용될 수 있다. HP의 사용 때문에, 전기 집진기가 종래의 모드에서보다 낮은 온도로 유지될 것이고, 결과적으로 열충격(thermo-foretic forces)에 의해 구동되는 더욱 많고 더욱 미세한 입자를 끌어당기고, 그러므로 필터링 작용을 더욱 향상시키는 것을 또한 유념하여야 한다.The advantages of these two final configurations (collecting heat in the dust collector or electrostatic precipitator) are two: the heat is first collected at a slightly higher temperature than in the flue gas duct, thus improving the thermal efficiency, Each of these processing units can be used to perform dual functions of its original function and additional heat collection functions. Because of the use of HP, the electrostatic precipitator will be kept at a lower temperature in the conventional mode, resulting in attracting more and finer particles driven by thermo-foretic forces, thus further improving the filtering action Also keep in mind.

대량의 열을 발생시키는 산업적 작업은 간헐적으로 특별한 경우를 구성한다. 이러한 작업은 산소 변환기를 이용하는 통합 제강 플랜트, 전기로를 사용하는 2차 제강 플랜트, 및 구리, 납, 실리콘 또는 티타늄과 같은 금속을 생산하는 비철금속 플랜트로서 이러한 산업에서 발생한다. 이러한 플랜트들에서의 공정은 모두 매우 높은 온도에서 대량의 열을 발생시키지만, 반드시 연속으로 발생시키지 않는다. 간헐적으로 생성된 열의 이러한 형태의 포집은 상기된 이전의 예들과 유사하지만, 이러한 열의 전달 및 방출은 연속적인 열원에서 발견되지 않는 제한을 제시한다. 하나의 선택은 간헐적으로 작동하는 응용에서 사용하기 위하여 열을 포집하는 것이다. 다른 선택은 열 유체가 충전된 별도의 용기에 간헐적인 열을 저장하는 것이다: DowTherm(등록상표) 또는 저온으로 매체, 고온을 위한 용융 염 또는 공융체(eutectics)를 위한 동등물, 또는 2011년 1월 12일 출원되고, 2010년 1월 12일의 우선일과, PCT/US2011/021007의 국제 출원 번호를 가지며, Sylvan Source, Inc에 양도되고, 그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 편입된 "Heat Transfer Interphase"와 같은 발전된 축열 시스템.Industrial work that generates large amounts of heat constitutes a special case intermittently. Such work occurs in these industries as an integrated steelmaking plant using an oxygen converter, a secondary steelmaking plant using an electric furnace, and a non-ferrous metal plant producing metals such as copper, lead, silicon or titanium. Processes in these plants all generate a large amount of heat at very high temperatures, but do not necessarily occur in series. This type of collection of intermittently generated heat is similar to the previous examples described above, but the transmission and emission of such heat suggests limitations that are not found in continuous heat sources. One option is to collect heat for use in an intermittently operating application. Another option is to store intermittent heat in a separate container filled with a heat fluid: DowTherm (TM) or an equivalent for a medium at low temperature, a molten salt or eutectics for high temperature, Quot; Heat ", filed on December 12, having priority date of January 12, 2010, International Application No. PCT / US2011 / 021007, assigned to Sylvan Source, Inc. and incorporated herein by reference in its entirety Transfer Interphase ".

그러므로, (a) 수직 거리를 포함하는, 장거리에 걸쳐서 열에너지를 포집, 전달 및 방출하는 신규의 히트 파이프의 필요성, 및 (b) 간헐적인 고온 공급원으로부터의 열에너지를 저장할 필요성의 이중의 산업적 필요성이 있다는 것은 명백하다. 이러한 이중 특징의 조합은 그렇지 않으면 가능하지 않은 다수의 산업적인 응용을 연다.Therefore, there is a dual industrial need for (a) the need to store heat energy from intermittent high temperature sources, and (b) the need for new heat pipes to collect, transmit and emit heat energy over long distances, including vertical distances It is clear that. The combination of these dual features opens up a number of industrial applications that otherwise would not be possible.

도 7은 통합 제강 플랜트에서뿐만 아니라 구리 및 납 플랜트에서 통상적으로 사용되는 산소 변환기로부터의 열 포집을 도시한다. 도 7에서, 산소 강 변환기 (oxygen steel converter)(71)는, 탄소로 포화되고 슬래그(73)의 얇은 층으로 덮인 용융 철(72)을 수용한다. 산소 가스는 약 20 내지 30분의 기간 동안 산소창(oxygen lance)(74)에 의해 용융 철 내로 송풍되고, 이러한 작업 동안, CO 및 CO2를 함유하는 방대한 양의 연소 가스(75)는 1,500℃보다 높은 매우 높은 온도에서 진화한다. 이러한 연소 가스(75)는 후드(76)에 의해 컨버터 위에 수집되고, 금속 덕트 (77)에 의해 멀리 운반된다. 덕트는, 열의 일부를 포집하고, 이러한 온도에서 안정한 용융 염 및 공융체를 포함할 수 있는 열 유체가 충전되는 저장 탱크(54)로 전달하는 다수의 히트 파이프(4)가 끼워지기 위하여 확장된다. 이러한 용융 염 및 공융체에 적절한 조성은 2013년 5월 29일 허여된 남아프리카 특허 제2012/05975호에 개시되어 있다.Figure 7 shows heat collection from an oxygen converter commonly used in copper and lead plants as well as in integrated steelmaking plants. In Fig. 7, an oxygen steel converter 71 receives molten iron 72 saturated with carbon and covered with a thin layer of slag 73. Oxygen gas is blown into the molten iron by an oxygen lance 74 for a period of about 20 to 30 minutes and during this operation an enormous amount of combustion gas 75 containing CO and CO 2 is heated to 1,500 < RTI ID = 0.0 > Evolves at a much higher temperature. This combustion gas 75 is collected on the converter by the hood 76 and carried away by the metal duct 77. The duct expands to accommodate a number of heat pipes 4 that collect a portion of the heat and deliver it to the storage tank 54 where the heat fluid, which may contain the molten salt and the eutectic which is stable at this temperature, is filled. Suitable compositions for such molten salts and eutectics are disclosed in South Africa Patent Application No. 2012/05975, issued May 29, 2013.

도 8은 축열의 또 다른 예를 도시하지만, 연속 열 생성에 적용되는 것이다. 도 8은 밸브(56)를 단순히 개방하는 것에 의해, 그러므로 하부 용기(55)로 축열 탱크를 드레인하는 것에 의해 열 전달의 차단을 허용하는, 발전소의 배관(52)으로부터 열을 포집하고 저장 용기(54) 내로 전달하기 위한 선택적 구성을 도시한다. 열 유체가 하부 용기에 있을 때, 열은 더 이상 배관으로부터 포집되지 않는다. 열 유체는 더욱 많은 열을 다시 포집할 때까지 저장되고, 이 시점에, 펌프(57)는 활성화되고, 열 유체는 용기(54)로 펌핑되고 다시 히트 파이프(4)와 접촉하도록 허용된다. 아울러, 열 유체 탱크(54)는 정수장에서와 같이 잠재적인 사용을 위해 멀리 전달될 수 있도록 큰 지름의 히트 파이프(58)가 열 유체의 열을 포집하는 것을 허용한다. Fig. 8 shows another example of heat storage, but is applied to continuous heat generation. Figure 8 shows an alternative embodiment of the present invention in which heat is collected from the piping 52 of the power plant by simply opening the valve 56 and thus permitting the interruption of heat transfer by draining the storage tank to the lower vessel 55, 0.0 > 54 < / RTI > When the thermal fluid is in the lower vessel, the heat is no longer captured from the piping. At this point, the pump 57 is activated, and the heat fluid is pumped into the vessel 54 and allowed to come in contact with the heat pipe 4 again. In addition, the thermal fluid tank 54 allows heat pipes 58 of large diameter to collect the heat of the heat fluid so that it can be delivered far away for potential use, such as in a water purification plant.

산업 및 화학 공정의 냉각Cooling of industrial and chemical processes

수많은 산업적 적용은 냉각 및 냉동의 수단으로서 열을 포집하는 것을 요구한다. 이러한 산업은 두서너 가지 예를 들어, 제빙, 양조, 지하 채굴, 펄프 및 제지 제조, 식품 가공, 음료 생산, 바이오 연료 생산 동안 탈수, 및 셀룰로스 아세테이트, 니트로벤젠, 폴리염화비닐 수지, 이황화 탄소, 큐멘(cumene)(프로필렌과의 벤젠의 알킬화로부터), 에틸 알코올(에틸렌의 수화로부터), 포름알데하이드(발열 반응제를 사용한 메탄올로부터), 페놀(큐멘 과산화로부터), 및 프로필렌 글리콜(200℃에서 프로필렌옥사이드의 수화로부터), 아크릴 수지(메틸 메타크릴산의 촉매 산화 반응으로부터), 방향족 케톤 중합체(축합 중합 반응으로부터), 코폴리에스터-에터 엘라스토머, 및 폴리아세탈 수지의 제조에서와 같이 발열인 화학제 및 약제 반응의 냉각을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. Numerous industrial applications require the collection of heat as a means of cooling and freezing. These industries include, but are not limited to, de-icing, brewing, underground mining, pulp and paper manufacturing, food processing, beverage production, dehydration during biofuel production, and cellulosic acetates, nitrobenzenes, polyvinyl chloride resins, (from alkylation of propylene with benzene), ethyl alcohol (from ethylene hydration), formaldehyde (from methanol using an exothermic reactant), phenol (from cumene peroxidation), and propylene glycol (From hydrolysis), acrylic resins (from catalytic oxidation of methyl methacrylate), aromatic ketone polymers (from condensation polymerization), copolyester-ether elastomers, and polyacetal resins, Cooling of the reaction.

많은 산업적인 냉각 작업은 외부 용기가, 내부 반응기로부터 과잉 열을 제거하고, 그러므로 발열 작업으로부터 폭주 반응(run-away reaction)을 방지하는 물 또는 열 유체와 같은 순환 냉각제를 수용하는 이중 벽 반응기를 이용한다. 도 9는 냉각을 위한 전형적인 이중벽 반응기를 도시하는 한편, 이 예는 알루미나를 제조하는데 있어서 제1단계로서 보크사이트(bauxite)의 침지(digestion)를 알루민산 나트륨으로 덮지만, 이러한 것은 냉각 산업 공정에 사용되는 많은 이중벽 반응기를 또한 덮을 수 있다. 도 9에서, 2개의 대안적인 구성이 제공된다. 도 9a는 외부 용기(64)가 열 냉각 유체(전형적으로 물)로 충전되고, 보크사이트가 가성소다(NaOH)로 침지되는 내부 반응기(63)를 둘러싸는 종래의 이중벽 반응기를 도시한다. 반응기 상부(65)는 반응기를 폐쇄하고 압력 및 온도를 유지한다. 열 유체는 펌프(57)에 의해 순환이 유지되는 한편, 히트 파이프(4)는 그 밖의 가능한 사용을 위해 열 유체로부터 멀리 열을 전도한다.Many industrial cooling operations utilize a double wall reactor in which the outer vessel receives a circulating coolant such as water or a thermal fluid that removes excess heat from the internal reactor and thus prevents run-away reaction from the exothermic operation . Figure 9 shows a typical double wall reactor for cooling, while this example covers the digestion of bauxite with sodium aluminate as the first step in the production of alumina, Many double wall reactors used can also be covered. In Figure 9, two alternative configurations are provided. 9A shows a conventional double wall reactor surrounding an inner reactor 63 in which the outer vessel 64 is filled with a heat cooling fluid (typically water) and the bauxite is immersed in caustic soda (NaOH). Reactor top 65 closes the reactor and maintains pressure and temperature. The heat fluid is circulated by the pump 57 while the heat pipe 4 conducts heat away from the heat fluid for other possible uses.

도 9b는 외부 용기가 그 전체 내부 표면적에 내내 모세관 심지(12)를 수용하고, 그러므로 열의 포집 및 반응기로부터 열의 운반을 가속하는 원통 형상의 히트 파이프(4)에 의해 대체되는 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 형태의 복잡한 히트 파이프(58)는 다음 문단에서 설명된다. 냉각 응용에서, 히트 파이프의 작동 유체는 물 또는 수용성 유체일 필요가 없고, 암모니아 등과 같은 극저온 유체일 수 있다. 냉각 및 냉동 응용에서 열을 포집하기 위한 다른 대안적인 구성은 2013년5 월 29일 허여된 남아프리카 특허 제2012/05975호에 기재되어 있으며, 이는 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.Figure 9b illustrates an alternative embodiment in which the outer vessel is replaced by a cylindrical heat pipe 4 that receives the capillary wick 12 throughout its entire internal surface area and thus accelerates the collection of heat and the transfer of heat from the reactor. do. This type of complex heat pipe 58 is described in the following paragraphs. In a cooling application, the working fluid of the heat pipe need not be water or an aqueous fluid, and may be a cryogenic fluid such as ammonia. Another alternative configuration for collecting heat in cooling and refrigeration applications is described in South Africa Patent Application No. 2012/05975, issued May 29, 2013, which is incorporated herein by reference.

냉각탑은 일반적으로 화력 발전소에서 과잉 열을 냉각하는데 사용되며, 통상적으로 화학 및 석유 화학 산업 전반에 이용된다. 냉각탑은 증발에 의해 열을 발산하고, 그러므로 산업 작업에서 물 손실에 상당히 기여한다. 히트 파이프는 열을 포집하고 전달하고 방출하는데 그 뛰어난 성능 때문에 냉각탑의 증대(augmentation) 및 교체를 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 히트 파이프는 냉각탑에 들어가기 전에 유체(가스 또는 액체)로부터 열을 포집하여, 냉각탑의 용량을 증가시킬 수 있으며, 충분한 열이 포집되면, 냉각탑은 완전히 제거될 수 있다.Cooling towers are generally used to cool excess heat in thermal power plants and are typically used throughout the chemical and petrochemical industries. Cooling towers radiate heat by evaporation and therefore contribute significantly to water loss in industrial operations. Heatpipes can be used for augmentation and replacement of cooling towers due to their excellent performance in capturing, delivering and releasing heat. Therefore, the heat pipe can collect heat from the fluid (gas or liquid) before entering the cooling tower, thereby increasing the capacity of the cooling tower, and if sufficient heat is collected, the cooling tower can be completely removed.

화학 및 석유 플랜트에서 온도 제어Temperature control in chemical and petroleum plants

많은 화학 및 석유 화학 산업은 작업 온도의 정밀한 제어를 요구한다. 본 발명에서, 온도를 제어하는 수단은 냉각이 이중벽 반응기에서 수행되는 상기의 도 9에서 고려된 것들과 유사하다. 폐쇄 온도 제어(close temperature control)를 요구하는 산업은, 아세트알데하이드(에틸렌의 산화로부터), 아세트산(메탄올의 카로보닐화(carbonilation)로부터), 아세톤(아이소프로필 알코올의 촉매적 탈수소화(dehydrogenation)로부터), 아크릴산(프로필렌 산화로부터), 아크릴로나이트릴(프로필렌의 암모니아산화로부터), 아디프산(사이클로르헥산 산화로부터), 가소제 알코올(올레핀의 하이드로포르밀화(hydroformilation)로부터), 알킬 아민(알코올/암모니아 반응으로부터), 벤젠(톨루엔, 1-4 부탄다이올(아세틸렌/포름알데하이드 반응으로부터)의 하이드로알킬화(hydrodealkylation)로부터), 이황화탄소(천연가스 및 황반응으로부터), 탄소섬유, 카복시메틸셀룰로스(CMC), 셀룰로스 아세테이트 및 트라이아세테이트 섬유, 염소화 아이소사이아누레이트(요소 열분해로부터), C2 염소화 용매(에틸렌 다이클로라이드의 염소화로부터), 염소화 메탄, 큐멘(벤젠과의 프로필렌의 알킬화로부터), 사이클로로헥산(수소와의 벤젠의 수소화로부터), 다이아이소사이아네이트 및 폴리아이소사이아네이트(1차 아민의 포스진화(phosgenation)로부터), 에틸 알코올(에틸렌의 수화로부터), 에틸 벤젠(에틸렌에 의한 벤젠의 알킬화로부터), 2염화 에틸렌(산소 및 염화수소와 에틸렌의 반응으로부터), 에틸렌 옥사이드(에틸렌의 산화로부터), 포름알데하이드(발열 반응제를 사용하는 메탄올로부터), 사이안화수소, 아이소프로필 알코올(과열 증기에 의한 프로필렌의 수화로부터), 케텐/디케텐(아세트산의 증기상 크랙으로부터), 선형 알킬화 설폰산염(발연 황산(oleum)과의 선형 알킬 벤젠 또는 황산 중의 삼산화황의 설폰화로부터), 선형 알파 올레핀(에틸렌 올리고머 화로부터), 말레산 무수물(탄화수소의 증기상 산화로부터), 메탄올(합성 가스 및 이산화탄소로부터), 메틸 에틸 케톤(2차 부틸 알코올의 촉매 탈수소화로부터), 페놀(큐멘 과산화로부터), 포스진(무수 염소 가스와 일산화탄소를 반응시키는 것에 의한), 무수프탈산(산소와 크실렌을 반응시키는 것에 의한), 폴리에스터 섬유, 폴리에스터 폴리올(글리콜과 카복실산 또는 산 유도체의 축합에 의한), 폴리에틸렌, 우레탄을 위한 프로필렌 글리콜, 폴리이미드, 폴리글리콜(200℃에서 프로필렌 옥사이드의 수화에 의한), 프로필렌 옥사이드(클로로히드린 또는 과산화로부터), 피리딘 및 피리딘 염기(암모니아와(통상적으로 메탄올 또는 포름알데하이드와) 아세트알데하이드를 반응시키는 것에 의한), 솔비톨(오토클레이브(autoclave)에서 글루코스의 고압 촉매 수소화에 의한), 테레프탈산 및 다이메틸테레프탈레이트, 우레아, 아크릴 탄성중합체, 아크릴 수지(메틸 메타크릴레이트의 촉매 산화로부터), 아미노 수지(알데하이드와 아미노기의 반응으로부터), 방향족 케톤 중합체(축합 중합 반응으로부터), 불화 중합체(산과 반응하는 테트라플루오르에틸렌 및 계면활성제로부터), 코폴리에스터-에터 탄성중합체, 나일론 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, PBT 수지(비스-(4-하이드록시부틸)-테레프탈레이트-BHBT로부터), PET 중합체(다이메틸테레프탈레이트 또는 테레프탈산과 에틸렌 글리콜의 중축합에 의한), 불포화 폴리에스터 수지, 및 폴리스타이렌 수지(개시제 및 열에 의한 스타이렌의 자유 라디칼 중합 반응을 사용한)를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.Many chemical and petrochemical industries require precise control of operating temperatures. In the present invention, the means for controlling the temperature are similar to those considered in FIG. 9 above, wherein cooling is carried out in a double wall reactor. Industries that require close temperature control are those that require the use of acetaldehyde (from oxidation of ethylene), acetic acid (from carbonylation of methanol), acetone (from catalytic dehydrogenation of isopropyl alcohol) ), Acrylic acid (from propylene oxidation), acrylonitrile (from ammonia oxidation of propylene), adipic acid (from cyclohexane oxidation), plasticizers (from hydroformylation of olefins), alkylamines / From ammonia reactions), benzene (from hydrodealkylation of toluene, 1-4 butanediol (from acetylene / formaldehyde reaction)), carbon disulfide (from natural gas and sulfur reactions), carbon fibers, carboxymethylcellulose (CMC), cellulose acetate and triacetate fibers, chlorinated isocyanurate (from urea pyrolysis), C2 salts (From chlorination of ethylene dichloride), chlorinated methane, cumene (from alkylation of propylene with benzene), cyclohexane (from hydrogenation of benzene with hydrogen), diisocyanate and polyisocyanate (From the alkylation of benzene with ethylene), ethylene dichloride (from the reaction of oxygen and hydrogen chloride with ethylene), ethylene oxide (from the alkylation of ethylene), ethylene oxide (from the phosgenation of primary amines), ethyl alcohol (From the oxidation of ethylene), formaldehyde (from methanol using exothermic reactants), hydrogen cyanide, isopropyl alcohol (from hydration of propylene by superheated steam), ketene / diketene (from vapor phase cracks of acetic acid) Linear alkylated sulfonates (from sulfonated linear alkylbenzenes with fuming sulfuric acid or sulfur trioxide in sulfuric acid), linear alpha olefins From methane (from syngas and carbon dioxide), methyl ethyl ketone (from catalytic dehydrogenation of secondary butyl alcohol), from phenol (from cumene peroxidation), from phosphorus (from cyclopentasiloxane), from maleic anhydride (from vapor phase oxidation of hydrocarbons) (By reacting anhydrous chlorine gas with carbon monoxide), phthalic anhydride (by reacting oxygen with xylene), polyester fibers, polyester polyols (by condensation of glycols with carboxylic acids or acid derivatives), polyethylene, urethane Polyamides, polyglycols (by hydration of propylene oxide at 200 ° C), propylene oxide (from chlorohydrin or peroxidation), pyridine and pyridine bases (with ammonia and usually methanol or formaldehyde), acetates Aldehyde), sorbitol (in autoclave by high pressure of glucose Acrylic resins (from catalytic oxidation of methyl methacrylate), amino resins (from reaction of an aldehyde with an amino group), aromatic ketone polymers (from a condensation polymerization reaction), terephthalic acid and dimethyl terephthalate, urea, acrylic elastomers, ), Fluoropolymers (from tetrafluoroethylene and surfactants that react with acids), copolyester-ether elastomeric polymers, nylon resins, polyamide resins, polyacetal resins, polycarbonate resins, PBT resins (bis- Butyl) -terephthalate-BHBT), PET polymers (by polycondensation of dimethyl terephthalate or terephthalic acid with ethylene glycol), unsaturated polyester resins, and polystyrene resins (free radical polymerization of initiators and heat- Used), but are not limited thereto.

원격 위치에서 인도를 위한 열 포집 사용Use heat collection for delivery from a remote location

본 발명의 실시예들은 물, CO2 또는 증기 주입을 요구함이 없이 석유 침전물(예를 들어, 원유 회수 증진-EOR)과 같은 지하 지질 형성물을 가열하기 위한 시스템, 방법 및 장치를 포함한다. 바람직한 실시예들은, 120℃ 및 1,300℃ 또는 그 이상의 온도 범위 내에서 작동하고 사용자 개입없이 수 시간, 수일 또는 수개월에 걸쳐서 그 온도 범위와 유사한 온도에서 완전 자동화된 열 회수를 제공하는 광범위한 히트 파이프를 제공한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 시스템은 1, 2, 4, 6, 8 개월 또는 그 이상의 기간 동안 사용자 제어 또는 개입없이 실행할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 시스템은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8년 또는 그 이상 동안 자동으로 실행할 수 있다.Embodiments of the present invention include systems, methods, and apparatus for heating an underground lipid formulation such as petroleum precipitate (e.g., crude oil recovery enhancement-EOR) without requiring water, CO 2, or steam injection. Preferred embodiments provide a wide range of heat pipes that operate within a temperature range of 120 占 폚 and 1,300 占 폚 or higher and provide fully automated heat recovery at temperatures similar to the temperature range over hours, days, or months without user intervention do. For example, the system described herein can be run for 1, 2, 4, 6, 8 months or more without user control or intervention. In a preferred embodiment, the system can automatically run for 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 years or more.

도 10은 EOR의 목적을 위한 히트 파이프의 사용을 도시한다. 도 10에서, 표면 부위(1)는 히트 파이프를 위해 특히 이미 적소에 있거나 또는 천공된 시추공(3), 및 표면으로부터 석유 형성물(2)까지 도달하는 히트 파이프(4)를 가지는 것으로 가정한다. 작업 동안, 열은 히트 파이프의 상부로 제공된다. 히트 파이프는 그 상부로부터 유층(oil strata)과 접촉하는 그 하부로 이러한 열을 직접 효율적으로 전달한다. 퇴적 석유 형성물이 상당한 깊이에 위치될 수 있기 때문에, 히트 파이프(4)는 그 형성물에 도달하도록 충분히 길어야만 한다. 그러므로, 해결해야 하는 중요한 문제는 이러한 HP를 어떻게 디자인하고 제조하는 것과, 배관을 지나치게 구부려서 손상시킴이 없이 수직 또는 경사진 시추공 내로 매우 긴 파이프를 어떻게 삽입하는지이다.Figure 10 shows the use of a heat pipe for the purpose of EOR. In figure 10 it is assumed that the surface area 1 has a heat pipe 4 reaching from the surface to the petroleum formation 2, especially for the heatpipe, in particular already or perforated bore 3. During operation, heat is provided to the top of the heat pipe. The heat pipe efficiently directs this heat directly from its upper portion to its lower portion in contact with the oil strata. Because the deposited petroleum product can be located at a considerable depth, the heat pipe 4 must be long enough to reach the formation. Therefore, an important issue to be addressed is how to design and manufacture these HP and how to insert very long pipes into vertical or inclined boreholes without excessive bending and damaging of the piping.

도 11은 긴 히트 파이프를 시추공 내에 배치하기 위한 하나의 가능한 방법을 개시한다. 도 11에서, 다수의 부력 풍선(5)은 파이프(4)의 길이를 따라서 적절한 간격으로 사용되어, 그 중량을 상쇄하고, 그러므로 그 단부 중 하나를 들어올릴 때 구부러지는 것을 방지한다. 실제의 들어올림은 헬리콥터(6) 또는 유사한 항공 시스템(예를 들어, 드론)을 사용하여 행해질 수 있다. 히트 파이프가 시추공(3)과 정렬되면, 그 상쇄 중량(neutral weight)은 적소로 하강하는 것을 용이하게 하고, 파이프가 석유 형성물(2)에 도달할 때까지 파이프(4)로부터 개별 리프팅 디바이스(5)를 점차적으로 제거한다. Figure 11 discloses one possible method for placing a long heat pipe in the borehole. In Fig. 11, a plurality of buoyancy balloons 5 are used at appropriate intervals along the length of the pipe 4 to offset its weight and thus prevent it from being bent when lifting one of its ends. The actual lifting may be done using a helicopter 6 or similar airborne system (e.g., a drone). When the heat pipe is aligned with the borehole 3 its neutral weight facilitates descent to the proper place and allows the individual lifting devices (not shown) 5) gradually.

도 12는 시추공 아래에 히트 파이프를 배치하기 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 도 11에서, 히트 파이프(4)는, 파이프의 곡률을 최소화하고, 그러므로 그 내부 메카니즘에 대한 손상을 방지하도록 충분한 반경을 갖는 원형 휠(25) 주위에 권취된다. 휠이 회전함에 따라서, 히트 파이프는 시추공(3) 내로 하강된다.Figure 12 shows an alternative embodiment for placing a heat pipe beneath the borehole. In Fig. 11, the heat pipe 4 is wound around a circular wheel 25 having a sufficient radius to minimize the curvature of the pipe and thus prevent damage to its internal mechanism. As the wheel rotates, the heat pipe is lowered into the borehole 3.

적소에 있으면, 히트 파이프는 펌프, 외부 재순환 루프, 또는 다른 메커니즘에 대한 필요성없이 표면으로부터 석유 형성물로 직접 열을 전달할 준비가 된다. 열은 연료(예를 들어, 천연 가스, 석유)의 직접 연소에 의해, 태양열 집중 장치 또는 파라볼릭 트로프(parabolic trough)를 통한 태양열 가열, 전기, 지열원, 증기, 상승된 온도의 폐열, 또는 임의의 다른 형태의 에너지원에 의해 표면 상의 파이프의 상부에 제공될 수 있다. 히트 파이프가 음속에 가까운 속도로 축선 열 전달에서 우수하기 때문에, 표면 공급원으로부터 흡수된 열은 빠르게 석유 형성물에 도달하고, 여기에서 이러한 열은 방출된다. Once in place, the heat pipe is ready to transfer heat directly from the surface to the petroleum formation without the need for a pump, external recycle loop, or other mechanism. Heat can be generated by direct burning of the fuel (e.g., natural gas, petroleum), solar heating through solar concentrators or parabolic troughs, electricity, geothermal sources, steam, waste heat at elevated temperatures, May be provided on top of the pipe on the surface by other types of energy sources. Because the heat pipe is superior in axial heat transfer at a speed close to sonic speed, the heat absorbed from the surface source quickly reaches the petroleum formation, where it is released.

선택적 구성은 증기 주입과 함께 상기의 문단에서 설명된 바와 같은 히트 파이프의 사용을 수반한다. 이러한 것은 증기가 히트 파이프의 길이 내내 고온을 유지하는 것을 가능하게 하여, 벽의 열 손실을 최소화하면서, 열 전달을 향상시키고 히트 파이프의 저부에서 더욱 높은 온도의 열을 인도한다. 아울러, 증기 응축은 석유 형성물에서 유동을 향상시키는 액상의 물을 제공한다. 이러한 형태의 구성은 추가 열 인도가 필요할 때 또는 EOR의 시추공의 수가 제한될 때 유용할 수 있다.Optional construction involves the use of a heat pipe as described in the paragraph above with steam injection. This allows the steam to maintain a high temperature throughout the length of the heat pipe, thereby improving heat transfer while minimizing the heat loss of the wall and leading to higher temperature heat at the bottom of the heat pipe. In addition, vapor condensation provides liquid water to improve flow in the petroleum formation. This type of configuration may be useful when additional heat delivery is required or when the number of EOR boreholes is limited.

지열 지대에서 인도를 위한 열 포집의 사용Use of heat collection for geothermal areas in India

지열 지대로부터 열의 회수와 같은 다른 응용에서, 바람직한 실시예는, 250℃ 및 1,300℃의 온도 범위 내에서 작동하며 사용자 개입없이 수 시간, 수일 또는 수개월 동안 그 범위와 유사한 온도에서 완전 자동화된 열 회수를 제공하는 히트 파이프, 열 사이펀, 루프 히트 파이프, 또는 맥동 히트 파이프를 포함한다.In other applications, such as the recovery of heat from a geothermal zone, the preferred embodiment operates within a temperature range of 250 ° C and 1,300 ° C and provides fully automated heat recovery at temperatures close to that range for hours, days or months without user intervention Heat siphon, loop heat pipe, or pulsating heat pipe.

도 13은 지열대(geothermal field)로부터 열을 추출하기 위한 2개의 실시예 선택을 도시한다. 지열원은 전형적으로 상당한 수분을 갖거나 또는 실질적으로 건조할 수 있는 지열 형성물(26)을 가열하는 깊은 마그마 챔버(27)(도 13에서 축척으로 도시되지 않음)로부터 열 에너지를 유도한다. 도 13a는 습한 지열 형성물을 취하여서, 시추공(3)에 있는 액상의 물은 히트 파이프, 맥동 히트 파이프, 또는 열 사이펀(4)으로 열을 직접 전달할 수 있다. 다음 문단에서 설명되는 바와 같이, 히트 파이프, 열 사이펀, 또는 맥동 히트 파이프(4)는 지열 형성물(26)로부타 표면으로의 열 전달을 위한 매우 효율적인 메커니즘을 제공하며, 이러한 열은 깊이에서 그 퍼짐(prevailing)과 유사한 온도로 회수되어 열교환기 또는 물 처리에 대한 필요성없이 직접 이용될 수 있다.Figure 13 shows two embodiment choices for extracting heat from a geothermal field. The geothermal source typically derives thermal energy from a deep magma chamber 27 (not shown in scale in FIG. 13) that heats geothermal formations 26 that have substantial moisture or may be substantially dry. 13A, taking the wet geothermal material, the liquid water in the borehole 3 can directly transfer heat to the heat pipe, the pulsating heat pipe, or the heat siphon 4. As described in the following paragraphs, a heat pipe, thermal siphon, or pulsating heat pipe 4 provides a highly efficient mechanism for transferring heat to the butt surface with the geothermal formation 26, Can be recovered to temperatures similar to prevailing and used directly without the need for a heat exchanger or water treatment.

도 13b는 지질학적 형성물(geological formation)이 매우 치밀하거나 또는 낮은 다공성 또는 투과성을 가지거나, 또는 깊이에서 열 전도를 돕는 충분한 습기가 결여될 때 지열 회수를 위한 대안적인 실시예를 도시한다. 이러한 경우에, 시추공(3)의 저부는 열전도를 위한 보다 큰 표면적을 제공하기 위하여 저부(28)에서 확장된다. 열전도성을 더욱 증가시키도록, 시추공의 이러한 저부 부분은 물(29) 또는 다른 높은 열전도성 유체가 부분적으로 충전될 수 있다. 또한 지열대에서 고온을 보전하기 위하여, 지열의 깊이(geothermal depth)에서 퍼지는 압력 및 온도를 유지하도록 밸브(30)로 상부에 있는 시추공을 쒸우는 것이 유익하므로, 히트 파이프, 맥동 히트 파이프 또는 열 사이펀(4)이 표면으로 가능한 최대 온도로 열을 전달하는 것을 가능하게 한다. Figure 13b shows an alternative embodiment for geothermal recovery when the geological formation is very dense or has low porosity or permeability, or lacks sufficient moisture to assist heat conduction at depth. In this case, the bottom of the borehole 3 expands at the bottom 28 to provide a larger surface area for heat conduction. To further increase the thermal conductivity, this bottom portion of the borehole may be partially filled with water 29 or other highly thermally conductive fluid. Also, in order to conserve the high temperature in the troposphere, it is advantageous to bury the upper borehole with the valve 30 to maintain the pressure and temperature spreading at the geothermal depth, so that heat pipes, pulsating heat pipes, (4) makes it possible to transfer heat to the maximum possible temperature on the surface.

산업적 열원으로부터 열 전달의 설명Explanation of heat transfer from industrial heat sources

다른 실시예들은 산업 플랜트로부터 열을 포집하고, 수십 내지 수백 내지 수천 피트의 거리에 있는 이 열을 사용할 수 있는 장소로 열을 전달한다. 이러한 시스템들은 80℃ 내지 1,300℃의 온도 범위 내에서 작업할 수 있으며, 사용자 개입없이 수 시간, 수일 또는 수개월 동안 그 범위와 유사한 온도에서 완전히 자동화된 열 회수를 제공한다.Other embodiments collect heat from an industrial plant and deliver heat to a location that can use this heat at a distance of tens to hundreds of thousands of feet. These systems can operate within a temperature range of 80 ° C to 1,300 ° C and provide fully automated heat recovery at temperatures similar to that range for hours, days or months without user intervention.

도 14는 산업 현장에서 열을 전달하기 위한 실시예를 도시한다. 전형적인 산업 플랜트(31)에서, 발전소, 보일러실, 발열 공정 용기, 또는 히트 파이프(4)를 통해 열을 제공하도록 사용될 수 있는 화학 반응기를 포함할 수 있는 폐열원(32)은 증기 발생 장소 또는 열을 요구하는 다른 공정 용기를 포함할 수 있는 먼 장소(33)로 온도의 손실을 최소화하면서 이러한 열을 전달한다.Figure 14 shows an embodiment for transferring heat at an industrial site. In a typical industrial plant 31, a waste heat source 32, which may include a chemical reactor that can be used to provide heat through a power plant, boiler room, exothermic process vessel, or heat pipe 4, To minimize the loss of temperature to a remote location 33 that may include other process vessels that require the use of the process vessel.

화학 공정 산업은, 고도의 발열 공정을 이용하거나, 수백℃의 온도를 요구하거나, 또는 급속하게 냉각 또는 냉동되어야만 하는 제품을 생산하는 수많은 화학 및 석유 화학 제품을 커버한다. 예들은 아세트알데하이드, 아세트산, 무수 아세트산, 아세톤, 아세토나이트릴, 아세틸렌, 아크릴아마이드, 아크릴산, 아크릴로나이트릴, 아디프산, 알킬 아민, 알킬벤젠, 암모니아, 아닐린, 케톤 중합체, 벤젠, 염화벤질, 비스페놀 A, 뷰탄다이올(beutanediol), 부틸아세테이트, 카프로락탐, 이황화탄소, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 에터, 염소화 아이소사이아누레이트, 염소화 용매, 클로로벤젠, 염소화 메탄, 크레졸, 크실레놀, 큐멘, 사이클로헥산, 다이메틸포름아마이드, 에피클로로히드린, 에폭시 수지, 에탄올아민, 에틸 아세테이트, 에탄올, 에틸 벤젠, 염화에틸, 에틸렌, 2염화 에틸렌, 에틸렌 아민, 에틸렌 글리콜, 에틸렌 옥사이드, 탄화플루오르, 포름알데하이드, 푸마르산, 푸르푸랄, 글리콜 에터, 헥사메틸렌디아민, 사이안화수소, 하이드로퀴논, 아이소프탈산, 아이소프로필 알코올, 케톤, 알킬 설폰산, 알파올레핀, 리그노술포네이트, 말레산 무수물, 멜라민, 메탄올, 메틸에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 니트로벤젠, 나일론 수지, 페놀, 페놀 수지, 포스진, 무수 프탈산, 폴리아마이드 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리알킬렌 글리콜, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리글리콜, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐알코올, 프로피온산, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 옥사이드, 피리딘, 실리콘, 소르비톨, 스타이렌, 테레프탈산, 우레아, 비닐 아세테이트, 염화 비닐, 및 제올라이트의 제조를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.The chemical process industry covers a number of chemical and petrochemical products that use highly heat-generating processes, require temperatures of hundreds of degrees Celsius, or produce products that must be rapidly cooled or frozen. Examples are acetaldehyde, acetic acid, acetic anhydride, acetone, acetonitrile, acetylene, acrylamide, acrylic acid, acrylonitrile, adipic acid, alkylamine, alkylbenzene, ammonia, aniline, ketone polymers, benzene, But are not limited to, bisphenol A, beutanediol, butyl acetate, caprolactam, carbon disulfide, cellulose acetate, cellulose ether, chlorinated isocyanurate, chlorinated solvent, chlorobenzene, chlorinated methane, cresol, xylenol, cumene, cyclohexane , Dimethylformamide, epichlorohydrin, epoxy resin, ethanolamine, ethyl acetate, ethanol, ethylbenzene, ethyl chloride, ethylene, ethylene dichloride, ethyleneamine, ethylene glycol, ethylene oxide, fluorocarbon, formaldehyde, fumaric acid , Furfural, glycol ether, hexamethylenediamine, hydrogen cyanide, hydroquinone, But are not limited to, isophthalic acid, isopropyl alcohol, ketone, alkyl sulfonic acid, alpha olefin, lignosulfonate, maleic anhydride, melamine, methanol, methyl ethyl ketone, methyl methacrylate, nitrobenzene, nylon resin, phenol, A polyalkylene glycol, a polycarbonate resin, a polyester, a polyethylene, a polyglycol, a polyimide, a polypropylene, a polystyrene, a polyvinyl alcohol, a propionic acid, a propylene glycol, a propylene oxide, But are not limited to, the preparation of pyridine, silicon, sorbitol, styrene, terephthalic acid, urea, vinyl acetate, vinyl chloride, and zeolites.

또 다른 형태의 산업적 적용은 특히 석탄에 의해 연료가 공급되는 발전소를 포함한다. 이러한 발전소는 오염 물질을 감소시키도록 점진적인 처리 단계를 요구하는 상당한 부피의 연소 가스를 발생시킨다. 전형적으로, 질소 산화물(NOx)은 연소 과정 동안 발생되며, NOx를 질소 가스로 환원시키는 암모니아 또는 아민을 첨가하는 것에 의해 감소되는 것이 필요하다. 다음으로, 비산 재 입자는 포집되어 제거될 필요가 있으며, 이러한 것은 전기 집진기, 집진장치, 또는 양쪽 모두에 의해 통상적으로 행해진다. 연도 가스는 본래의 석탄으로부터의 상당한 황 화합물을 또한 함유하며, 이러한 것은 스크러빙을 포함하는 연도 가스 탈황(flue gas desulfurization, FGD) 시스템에서 통상 취급된다. 이러한 다양한 처리 단계에도 불구하고, 석탄 화력 발전소에서의 연도 가스는 발전소의 정상적인 작업에 과도하게 영향을 주지 않고 이용될 수 있는 330℉ 내지 400℉ 범위의 온도로 있는 매우 많은 양의 저급 열을 포함한다.Another type of industrial application involves a power plant that is fueled, in particular, by coal. These plants generate considerable volumes of combustion gases that require progressive processing steps to reduce pollutants. Typically, nitrogen oxides (NOx) are generated during the combustion process and need to be reduced by adding ammonia or an amine that reduces NOx to nitrogen gas. Next, the fly ash particles need to be trapped and removed, which is typically done by electrostatic precipitators, dust collectors, or both. The flue gas also contains significant sulfur compounds from the original coal, which is commonly handled in flue gas desulfurization (FGD) systems, including scrubbing. Despite these various processing steps, flue gas in coal-fired power plants contains a very large amount of low-grade heat at temperatures in the range of 330 ° F to 400 ° F, which can be used without unduly affecting the normal operation of the power plant .

열 포집, 전달 및 방출의 다른 예는 다음을 포함한다:Other examples of heat collection, transfer and release include:

화력 발전소에서, At the thermal power plant ,

ㆍ 냉각탑의 증축 및 교체ㆍ Expansion and replacement of cooling tower

ㆍ 대형 응축기의 증축 및 교체ㆍ Expansion and replacement of large condenser

ㆍ 사이클 효율을 최적화하도록 증기 및 "고온 노 가스"로서 열 추출Heat extraction as steam and "hot gas" to optimize cycle efficiency

ㆍ 소형 발전소에서 보일러실로부터 열을 회수ㆍ Heat recovery from boiler room in small power plant

ㆍ 핫-폰드 동력 발생(hot-pond power generation)에서, 히트 파이프를 이용하여 열 전달In hot-pond power generation, heat transfer using a heat pipe

ㆍ 사전 연소 가스 예열Preheating flue gas preheating

ㆍ 보일러 블로우 다운(boiler blow-down)으로부터 열 포집Heat collection from boiler blow-down

원자력 발전소에서, At the nuclear power plant ,

ㆍ 폐 연료 저장 시설의 냉각ㆍ Cooling of waste fuel storage facility

ㆍ 원자로 냉각ㆍ Reactor Cooling

ㆍ 증기 응축기의 증축 및 교체ㆍ Expansion and replacement of steam condenser

천연 가스 압축 스테이션에서, At the natural gas compression station ,

ㆍ 대형 압축기로부터 열 회수ㆍ Heat recovery from large compressor

지하 광산에서, Underground mines ,

ㆍ 깊은 작업 현장 냉각· Deep worksite cooling

용해 채광법에서, In dissolution mining ,

ㆍ 용해성을 증가시키기 위하여 지하 형성물 가열Heating underground formation to increase solubility

합판 및 OBS 생산에서, In plywood and OBS production ,

ㆍ 원료 건조ㆍ Raw material drying

다음과 같은 산업 공정의 열 관리에서, In the following thermal management of industrial processes ,

ㆍ 바이오 발효 ㆍ Bio fermentation

ㆍ 비료 생산(예를 들어, 요소)ㆍ fertilizer production (for example, urea)

산업용 가스 생산에서, In industrial gas production ,

ㆍ 아르곤, 질소, 산소, CO2 생산에서 압축기 열Compressor heat in argon, nitrogen, oxygen, CO 2 production

ㆍ 가스 액화ㆍ Gas Liquefaction

ㆍ 석탄 가스화 및 합성 가스- 피셔-트롭쉬법(Fischer-Tropsch process)Coal gasification and syngas - Fischer-Tropsch process

다음과 같은 군용 응용에서, In the following military applications ,

ㆍ 고정 발전기ㆍ fixed generator

ㆍ 차량과 같은 모바일 엔진ㆍ Mobile engine such as vehicle

ㆍ 선박용 엔진ㆍ Marine engine

ㆍ 냉난방 겸용 모바일/전개형 히트 파이프 런웨이(heat pipe runway)ㆍ Heat / pipe runway for combined heating / cooling mobile /

태양광 응용에서, In solar applications ,

ㆍ 태양열 집열기에서 열 포집, 전달, 및 방출ㆍ Heat collection, transfer, and emission from solar collectors

ㆍ 광전지 어레이의 냉각ㆍ Cooling photovoltaic arrays

금속학적 응용에서, In metallurgical applications ,

ㆍ 라디안 열(radian heat)을 이용한 결정 인상법(Crystal pulling)(예를 들어, 실리콘)Crystal pulling using radian heat (for example, silicon)

ㆍ 복사열 및 전도를 사용하는 강과 다른 금속의 연속 주조Continuous casting of steel and other metals using radiant heat and conduction

ㆍ 열 차폐로부터 멀리 열을 전달하는 것에 의한 열 차폐Heat shielding by transferring heat away from heat shielding

ㆍ 모래 거푸집 주조에서 금형 냉각ㆍ Mold cooling in sand mold casting

ㆍ 레이저 절단시 레이저 헤드 냉각ㆍ Laser head cooling for laser cutting

다음과 같은 SIC 코드에서 열 감지 산업을 포함하는, 기타 다른 응용Other applications, including the thermal sensing industry, in the following SIC codes:

ㆍ 반도체 공정으로부터 열 회수ㆍ Heat recovery from semiconductor process

ㆍ 고무 제조, 예를 들어, 가황Rubber manufacturing, for example, vulcanization

ㆍ 코커(coker), 증류탑, 화학 반응기를 포함하는 석유 정제ㆍ Petroleum refinery including coker, distillation tower, chemical reactor

ㆍ 주거용 및 산업용 건물의 냉난방을 위한 HVAC 시스템의 증축 및 교체ㆍ Expansion and replacement of HVAC system for heating and cooling of residential and industrial buildings

ㆍ 포도 및 감귤류와 같은 농산물에 대한 동결 방지제.ㆍ Cryoprotectants for agricultural products such as grapes and citrus fruits.

ㆍ 가스 생산을 위한 해저 메탄 하이드레이트의 분해.Disassembly of seabed methane hydrate for gas production.

임의의 형태의 히트 파이프가 열 전달에 과잉으로 효과적이기 때문에, 다음 구획은 히트 파이프와, 알래스카 영구 동토층을 안정화하는 것과 같은 기존의 응용뿐만 아니라 담수화, 열의 산업적인 전달, 냉각, 냉동 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 산업적 적용에서 적용될 수 있도록 그 평균 성능을 어떻게 개선하는가에 초점을 맞춘다.As any type of heat pipe is excessively effective in heat transfer, the next compartment includes desalination, industrial delivery of heat, cooling, freezing, etc., as well as conventional applications such as stabilizing heat pipes and Alaska permafrost And focuses on how to improve its average performance so that it can be applied in a variety of industrial applications, including but not limited to.

히트 파이프에 대하여About Heatpipe

명확히, 히트 파이프는 효과적인 열 전달을 가능하게 한다. 히트 파이프는 히트 파이프를 통해 매우 높은 열 유속을 유지하는데 충분한 그 응축 및 비등 단부들 사이의 온도차(ΔT)에 의해 구동된다. 상업적으로 구할 수 있는 히트 파이프는 많은 양의 열(예를 들어, > 200W)을 전달하며, 전형적으로 비록 일부가 3℃만큼 작은 ΔT를 가질지라도 더욱 높은 동력 출력(power output)에서 약 8℃ (15℉) 또는 더 큰 ΔT를 가진다. ΔT는 표면 열원과 지질학적 형성물 사이의 온도차가 수백도이기 때문에 EOR 또는 지열 응용에 중요하지 않지만, 작은 ΔT는 대체로 전체적인 열효율을 최적화하는데 필요할 수 있다. 그러므로, 히트 파이프에서 열 현상을 검사하는 것이 유용하다. 작동 유체를 여기(92)에 삽입한다.Clearly, a heat pipe enables effective heat transfer. The heat pipe is driven by a temperature difference [Delta] T between its condensation and boiling points sufficient to maintain a very high heat flow rate through the heat pipe. A commercially available heat pipe conveys a large amount of heat (e.g., > 200 W), typically at about 8 ° C. at higher power output, even though some have a ΔT as low as 3 ° C. 15 < 0 > F) or larger [Delta] T. ΔT is not critical to EOR or geothermal applications because the temperature difference between the surface heat source and the geological formation is several hundred degrees, but a small ΔT may be needed to optimize overall thermal efficiency. Therefore, it is useful to inspect the heat phenomenon in the heat pipe. Insert the working fluid into excitation 92.

작은 ΔT를 유지하는데 중요한 인자는 파이프의 표면적(그러므로, 길이에서)과, 벽 물질 및 HP를 둘러싸는 매체의 열전도성의 함수인 벽 열 손실을 제한하는 것이다. 이러한 필요성은 통상의 HP 파이프에는 중요하지 않지만, 본 출원에서 청구된 바와 같은 매우 긴 HP에 대해서는 중요하다. 도 15는 대부분의 열이 냉각 단부로 전달되고 중간 구획에서 HP의 벽을 따라서 거의 손실되지 않도록, 긴 히트 파이프를 위한 표면 단열의 다른 가능한 실시예들을 도시한다. 도 15a에 도시된 실시 예에서, 양호한 단열 코팅(7)은 히트 파이프(4)가 열을 흡수하거나 또는 방출하는 영역을 제외하고, 표면적의 대부분에 걸쳐서 사용된다. 상대적으로 낮은 온도(<150℃)를 위한 적절한 단열재는 증기 파이프에 사용되는 것과 같은 단열재를 포함한다. 고온 작업에 적절한 단열재들은 지르코니아, 알루미나, 마그네시아 및 유사한 조성물과 같은 세라믹 조성물을 갖는 다양한 단열체들을 포함할 수 있다. 뛰어난 단열을 위한 선택적 구성이 도 15a에 도시되고, 폐쇄된 기공을 포함하는 세라믹 물질을 포함한다. 도 15b는 부분 진공 하에서 튜브 인클로저(tube enclosure)(7)로 이루어진 다른 실시예를 도시한다. 이러한 인클로저는 히트 파이프의 내부 진공의 구조적 변형을 상쇄하는 외부 진공의 이점뿐만 아니라, 뛰어난 단열을 제공한다. 인클로저 튜브의 형태는 포물면 태양열 집열기(parabolic solar concentrator)의 열 수집기 튜브에 이용되는 것과 유사할 수 있다. 도 15b는 특히 높은 온도 작업을 위하여 히트 파이프의 중량이 히트 파이프 조립체의 구조적 저항을 압도하는 것을 방지하기 위해 일정한 간격으로 히트 파이프(4)를 둘러싸는 구조적 지지 슬리브(24)를 포함하는 실시예를 도시한다. 이러한 구조적 지지체는 그 최종 위치 내로의 그 삽입하는 동안 및 작업 동안 히트 파이프의 중량을 상쇄하는 것을 지원하는 이중 목적에 기여할 수 있다.An important factor in maintaining a small ΔT is to limit the wall heat loss, which is a function of the surface area of the pipe (and hence of length) and the thermal conductivity of the medium surrounding the wall material and HP. This need is not critical to conventional HP pipes, but is important for very long HP as claimed in the present application. Figure 15 shows other possible embodiments of surface insulation for a long heat pipe such that most of the heat is transferred to the cold end and is hardly lost along the walls of the HP in the middle section. In the embodiment shown in Fig. 15A, a good thermal barrier coating 7 is used over most of the surface area, except for the area where heat pipe 4 absorbs or emits heat. Suitable insulation materials for relatively low temperatures (<150 ° C) include insulation materials such as those used in steam pipes. Insulators suitable for high temperature operations may include various insulation materials having ceramic compositions such as zirconia, alumina, magnesia and similar compositions. An optional construction for excellent insulation is shown in Fig. 15A and includes a ceramic material comprising closed pores. Fig. 15b shows another embodiment consisting of a tube enclosure 7 under partial vacuum. These enclosures provide excellent insulation as well as the advantages of an external vacuum that counteracts the structural deformation of the internal vacuum of the heat pipe. The shape of the enclosure tube may be similar to that used for a heat collector tube of a parabolic solar concentrator. Figure 15b shows an embodiment comprising a structural support sleeve 24 surrounding the heat pipe 4 at regular intervals to prevent the weight of the heat pipe from overwhelming the structural resistance of the heat pipe assembly, Respectively. Such a structural support may contribute to a dual purpose that aids in offsetting the weight of the heat pipe during its insertion into the final position and during operation.

도 15c는 열 전달 성능의 손실을 최소화하면서 히트 파이프의 길이를 연장시키기 위한 또 다른 실시예를 도시한다. 도 15c에서, 히트 파이프(4)는 다른 히트 파이프의 단부인 중공의 반원통 내로 끼워지는 작은 지름의 튜브(40)로 종료한다. 2개의 히트 파이프의 표면적은 하나의 히트 파이프로부터 다른 히트 파이프로 열을 전달하는 것을 가능하게 하며, 열 손실은 가요성 절연 블랑켓(도시되지 않음)에 의해 최소화된다. 도 15d는 각각의 히트 파이프(40)의 작은 지름 또는 모세관 크기의 단부를 사용하여 보다 긴 히트 파이프 내로 2개 이상의 히트 파이프(4)를 연결하기 위한 대안적인 구성을 도시한다. 이러한 형태의 구성은 히트 파이프의 일반적인 특징을 이용하며, 즉, 히트 파이프의 내부 형상은 히트 파이프의 열 전달 성능과 기능성에 거의 영향을 미치지 않는다. 두 형태의 구성은 2개 이상의 히트 파이프의 이음부에서 선회하고 구부러지도록 디자인된 "관절형"히트 파이프로 이어지며, 그러므로 매우 긴 히트 파이프가 비직선 경로를 따르는 것을 가능하게 한다. 15C shows another embodiment for extending the length of the heat pipe while minimizing the loss of heat transfer performance. In Fig. 15C, the heat pipe 4 ends with a tube 40 of small diameter that fits into a hollow semi-cylinder which is the other end of the heat pipe. The surface area of the two heat pipes makes it possible to transfer heat from one heat pipe to the other and the heat loss is minimized by the flexible insulating blanket (not shown). 15D shows an alternative arrangement for connecting two or more heat pipes 4 into a longer heat pipe using the small diameter of each heat pipe 40 or the end of capillary size. This type of configuration takes advantage of the general characteristics of the heat pipe, i.e., the internal shape of the heat pipe has little effect on the heat transfer performance and functionality of the heat pipe. Both types of construction lead to an "articulated" heat pipe designed to pivot and bend at the junction of two or more heat pipes, thus making it possible for a very long heat pipe to follow a non-linear path.

도 16은 전형적으로 물이지만 또한 알코올 또는 다른 휘발성 액체일 수 있는 소량의 작동 유체(11)를 수용하는 부분적으로 비워지고 밀봉된 튜브(10)로 통상 이루어진 전형적인 상업용 히트 파이프(4)를 도시한다. 엔탈피의 형태를 하는 열이 히트 파이프의 하단부에 인가되면, 열은 먼저 금속 배리어(10)와 내부 심지(12)를 가로지르고, 그런 다음 심지의 전체 표면을 침투하는 작동 유체(11)에 기화열을 제공하도록 사용된다. 작동 유체가 증발함에 따라서, 결과적인 가스(물의 경우에 증기)는 비워진 튜브를 충전하고, 히트 파이프의 상단부에 도달하며, 히트 파이프의 내부와 외부 사이의 ΔT는 응축, 그러므로 히트 파이프 외부로 응축열의 방출을 유발한다. 연속적인 작업을 촉진하도록, 튜브(10)의 내부는 통상적으로 작동 유체의 응축 위상을 튜브의 고온 단부로 다시 전달하는 임의의 다공성 및 친수성 층일 수 있는 심지(12)를 포함한다.Figure 16 shows a typical commercial heat pipe 4 typically made of a partially emptied and sealed tube 10 that contains a small amount of working fluid 11 that is typically water but can also be an alcohol or other volatile liquid. When heat in the form of an enthalpy is applied to the lower end of the heat pipe, the heat first crosses the metal barrier 10 and the inner wick 12 and then the heat of the working fluid 11 penetrating the entire surface of the wick . As the working fluid evaporates, the resulting gas (steam in the case of water) fills the emptied tube and reaches the top of the heat pipe, and ΔT between the inside and the outside of the heat pipe condenses, Release. To facilitate continuous operation, the interior of the tube 10 typically includes a wick 12, which can be any porous and hydrophilic layer that transfers the condensing phase of the working fluid back to the hot end of the tube.

열을 포집할 수 있는 능력의 개선은, 어둡거나 또는 흑색이며 특히 복사열의 경우에 열을 더욱 용이하게 흡수하는 금속 산화물 및/또는 안료의 사용이다. 흑색 외부 코팅을 갖는 히트 파이프의 하나의 이점은 이러한 흑색 표면이 히트 파이프의 저온 단부(cold end)에서 열을 방사하는데 있어서 또한 우수하다는 것이다.An improvement in the ability to collect heat is the use of metal oxides and / or pigments that are dark or black and more readily absorb heat, especially in the case of radiant heat. One advantage of a heat pipe with a black outer coating is that such a black surface is also excellent in radiating heat at the cold end of the heat pipe.

실험적으로, 히트 파이프에서 열 전달에 대한 가장 큰 장벽은, 첫 번째로 히트 파이프(경계층)의 외측에 바로 인접한 층, 두 번째로 히트 파이프의 물질에 의해 제공되는 전도 장벽, 및 세번째로 히트 파이프의 고온 단부로 작동 유체를 복귀시키는 심지 물질의 제한을 포함한다. 그러나, EOR 응용에서, 히트 파이프 외부에 인접한 경계층은 다음의 두 가지 이유 때문에 최소이다: 첫째, 직접 가열이 사용되거나 또는 증기 또는 가압된 온수가 사용되지 않으면, 열 장벽이 훨씬 덜 중요하게 되기 때문이고, 두 번째, 석유 형성물측에서, 임의의 물이 매우 염분이 많은 경향이 있고 이는 장벽들의 대부분에 대해 반응 가능한 분자 이중층을 용이하게 붕괴시킬 수 있기 때문이다. 도 17은 이러한 장벽들을 최소화하는 고성능 히트 파이프를 도시한다. 축심 심지가 히트 파이프의 벽에 인접한 종래의 심지에 통상적으로 존재하는 열 장벽을 감소시킨다는 것을 유념하여야 한다.Experimentally, the greatest barrier to heat transfer in a heat pipe is that of a layer immediately adjacent to the outside of the first heat pipe (boundary layer), a conduction barrier provided by the material of the second heat pipe second, And limiting the wicking material to return the working fluid to the hot end. However, in EOR applications, the boundary layer adjacent to the outside of the heat pipe is minimal for two reasons: first, if direct heating is used, or if steam or pressurized hot water is not used, the thermal barrier becomes much less important , Second, on the petroleum formation side, any water tends to be very salty, which can easily disrupt the molecular double layer that is reactive to most of the barriers. Figure 17 shows a high performance heat pipe that minimizes these barriers. It should be noted that the axial core reduces the thermal barriers typically present in conventional wicks adjacent to the walls of the heat pipe.

도 17에서, 히트 파이프(4)는 상부에서 열 입력이, 그리고 저부에서 열 방출이 수직 위치에서 도시된다. 히트 파이프의 외부에 인접한 열 전달 장벽은 상기 문단에서 설명된 바와 같이 최소화될 수 있다. 파이프의 금속 케이싱을 통한 열전도 장벽은 대부분의 히트 파이프의 고체 금속 튜브 대신에 매우 얇은 금속 포일(10)을 사용하여 또한 최소화될 수 있다. 금속 포일에 대한 기계적 지지체는 적당한 진공을 지속하는데 충분하여야만 하며, 응축/증발의 필요한 열을 제공하기 위해 이용 가능한 내부 표면적을 증가시키는 것에 의해 추가의 기능성을 제공하는 금속 스크린(13)에 의해 제공된다. 내부 심지(12)는 그 큰 표면적 및 개방 다공성에 의한 내부 유체의 증발을 돕도록 또한 제공된다. 또한, 응축된 작동 유체가 파이프 내부에서 진행하여야만 하는 긴 거리가 주어지면, 모세관 작용을 통해 유체를 전달하지만 표면 심지 작용과 별개인, 벽에 적어도 부분적으로 부착되지 않은 추가의 축심 심지 구조체(14)가 있다.In Fig. 17, the heat pipe 4 is shown with the heat input at the top, and the heat release at the bottom at the vertical position. The heat transfer barrier adjacent to the outside of the heat pipe can be minimized as described in the above paragraph. The heat conducting barrier through the metal casing of the pipe can also be minimized by using a very thin metal foil 10 instead of the solid metal tube of most heat pipes. The mechanical support for the metal foil should be sufficient to sustain a suitable vacuum and is provided by a metal screen 13 that provides additional functionality by increasing the available internal surface area to provide the necessary heat for condensation / . The inner wick 12 is also provided to help evaporate the inner fluid by its large surface area and open porosity. In addition, given the long distance the condensed working fluid has to travel within the pipe, an additional shaft core structure 14, which transfers the fluid through the capillary action but which is separate from the surface wicking action and which is not at least partly attached to the wall, .

작업 동안, 열은 상부 가까이에서 들어가, 얇은 금속 포일(10)을 가로 지른다. 열 전도성이 열이 진행하여야만 하는 물질의 두께의 역함수이기 때문에, 금속 포일의 두께는 열 전달을 촉진한다. 내부 심지(12)에 도달하면, 열은 심지에 전재하는 작동 유체를 급속히 증발시킨다. 포화된 증기는 히트 파이프의 내부 체적을 통해 빠르게 진행하고, 약간 낮은 온도가 다시 작동 유체로의 증기의 응축을 유발하는 파이프의 반대편 단부에 도달한다. 상기 과정에서, 증발열은 히트 파이프의 상부로부터 저부로 전달되었다. 응축된 유체는 그런 다음 모세관 현상에 의해 표면 심지(12)와 중앙 심지(14) 모두를 통해 파이프의 고온 단부를 향해 유동하고, 그러므로 큰 열 전달을 유지하는데 필요한 체적의 유동을 제공한다.During operation, the heat enters near the top and traverses the thin metal foil 10. Since the thermal conductivity is an inverse function of the thickness of the material that the heat must undergo, the thickness of the metal foil promotes heat transfer. Upon reaching the inner wick 12, the heat rapidly evaporates the working fluid transferred to the wick. The saturated steam travels rapidly through the internal volume of the heat pipe and a slightly lower temperature reaches the opposite end of the pipe which again causes condensation of the vapor to the working fluid. In the process, the heat of vaporization was transferred from the top of the heat pipe to the bottom. The condensed fluid then flows through both the surface wick 12 and the center wick 14 by capillary action toward the hot end of the pipe and thus provides the volume flow necessary to maintain large heat transfer.

도 18은 하나의 종래의 디자인과 하나의 신규 디자인의 2개의 히트 파이프의 그래픽 비교를 도시한다. 통상의 히트 파이프에서, 주된 문제는 파이프의 전체 길이에 걸쳐서 중단없이 심지 구조(12)를 유지하는 것이다. 정상적으로, 이러한 것은 수 피트의 길이 또는 더 짧은 파이프가 가진 문제가 아니다. 길이가 이러한 치수를 초과할 때 심각한 어려움이 된다. 신규 디자인은 소결 또는 높은 열 전도성을 요구하지 않지만 내부 작동 유체에 의해 습윤 가능한 임의의 다공성 물질로 이루어질 수 있는 축심 모세관 심지(14)를 가지는 것에 의해 이러한 문제를 제거한다. 어느 경우에도, 히트 파이프 상부에 있는 열원으로부터 히트 파이프 저부에 있는 응용 구역까지 열에너지를 효율적으로 전달할 수 있는 것이 목표이다. 내부 심지가 중단없이 기능할 수 없으면, 통상의 히트 파이프로 이러한 목표를 달성하는 것이 불가능하지는 않지만 어렵다. HP의 또 다른 문제/한계는 매우 긴 튜브를 제조하는 것이다. 긴 튜브를 만드는 것은 정상적으로 짧은 튜브 길이를 용접하거나 이것들은 나사 고정하는 방식에 의해 달성되지만, 어느 경우에도, 특히 종래의 파이프들이 최종 조립 전에 부분적으로 비워질 때 누출의 문제가 일어난다.Figure 18 shows a graphical comparison of two heat pipes of one conventional design and one novel design. In a typical heat pipe, the main problem is to maintain the wick structure 12 without interruption over the entire length of the pipe. Normally, this is not a problem with pipes of several feet or shorter. When the length exceeds these dimensions, it becomes a serious difficulty. The novel design eliminates this problem by having a shaft capillary cap wick 14 that can be made of any porous material that does not require sintering or high thermal conductivity but is wettable by the internal working fluid. In any case, the goal is to efficiently transfer heat energy from the heat source at the top of the heat pipe to the application area at the bottom of the heat pipe. If the inner core can not function without interruption, it is difficult, if not impossible, to achieve this goal with conventional heatpipes. Another problem / limitation of HP is to manufacture very long tubes. Making long tubes is normally accomplished by welding short tube lengths or screwing them, but in any case, there is a problem of leakage especially when conventional pipes are partially emptied before final assembly.

내부 심지 물질은 소결 구리 구형체, 금속 그로브(grove), 금속 스크린, 및 양호하게 한정된 다공성을 포함하는 다른 물질들을 포함한다. Inner wicking materials include sintered copper spheres, metal grooves, metal screens, and other materials including well-defined porosity.

도 19는 극히 긴 히트 파이프에 대한 필요성을 제거하는 대안적인 실시예를 도시한다. 도 19의 단면도에서, 보다 짧은 히트 파이프(4)는 하나의 히트 파이프로부터 다른 히트 파이프로 열을 전달하는 열 전도성 유체(9)를 수용하는 중간 저장조(8)와 조립되고, 그러므로 열 전달이 일어나는 거리를 연장시킨다. 그러나, 이러한 실시예는 열 전달 유체(9)의 손실을 방지하도록 중간 저장조가 기밀하게 밀봉되는 것을 요구한다. 아울러, 열 손실은 각 접합부에서 증가하는 ΔT, 중간 저장조의 표면적 및 그 온도로 인한 더욱 높은 열 벽 손실 때문에 이러한 형태의 실시예와 함께 필수적으로 증가할 것이다. 그렇지만, 제안된 실시예는, 파이프 접합이 통상의 활동이고 고온의 열이 통상적으로 이용 가능하기 때문에, 특히 EOR 응용에서 매우 먼 거리에 걸친 열 전달에 대한 실제의 해법을 제공한다. 전달 유체의 형태는 DowTerm(등록상표), 특정 공융 염 혼합물 등과 같은 열 전달 접합에 수반된 온도에서 화학적으로 안정한 임의의 열전도성 액체일 수 있다. 당업자는 밀폐된 밀봉을 유지하면서 더욱 긴 히트 파이프로 짧은 히트 파이프의 접합을 포함하는 유사한 실시예가 또한 가능하고, 그러므로 제안된 실시예가 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니라는 것을 인식할 것이다.Figure 19 illustrates an alternative embodiment that eliminates the need for an extremely long heat pipe. 19, the shorter heat pipe 4 is assembled with the intermediate reservoir 8 which receives the heat-conducting fluid 9 which transfers heat from one heat pipe to the other heat pipe, Extend the distance. However, this embodiment requires that the intermediate reservoir be hermetically sealed to prevent the loss of the heat transfer fluid 9. In addition, the heat loss will necessarily increase with this type of embodiment due to the increasing ΔT at each junction, the surface area of the intermediate reservoir and the higher heat wall losses due to that temperature. However, the proposed embodiment provides an actual solution to heat transfer over a very long distance, especially in EOR applications, since pipe joining is a normal activity and high temperature heat is commonly available. The form of the transfer fluid may be any thermally conductive liquid that is chemically stable at the temperature associated with the heat transfer bonding, such as DowTerm (TM), a particular eutectic salt mixture, and the like. Those skilled in the art will recognize that similar embodiments are possible, including joining short heat pipes with longer heat pipes, while maintaining a hermetic seal, and therefore the proposed embodiment is merely exemplary and is not intended to limit the scope of the invention will be.

히트 파이프 내부의 작동 유체의 조성은 대체로 히트 파이프 또는 열 사이펀의 온도 범위를 결정한다. 낮은 온도는 암모니아, 알코올, 케톤, 알데하이드 또는 일반적인 물 또는 수용액보다 낮은 온도에서 끓는 방향족 탄화수소와 같은 유기 화합물을 포함한다. 높은 온도 범위에 대하여, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 알루미늄, 납, 아연 및 이의 합금과 같은 특정 금속들은 1300℃를 초과하는 온도에서 작업할 수 있는 작동 유체를 제공한다. 또 다른 선택은 고온 및 저온의 히트 파이프를 모두를 위한 작동 유체로서 승화하는 염 및 염의 혼합물을 사용하는 것이다. 또한 금속 산화물, 상이한 수화 레벨을 가지는 붕산염이 포함된다.The composition of the working fluid inside the heat pipe generally determines the temperature range of the heat pipe or heat siphon. Lower temperatures include organic compounds such as ammonia, alcohols, ketones, aldehydes or aromatic hydrocarbons that boil at lower temperatures than ordinary water or aqueous solutions. For high temperature ranges, certain metals such as sodium, potassium, magnesium, aluminum, lead, zinc and their alloys provide a working fluid that can work at temperatures in excess of 1300 ° C. Another option is to use a mixture of salts and salts to sublimate both the hot and cold heat pipes as the working fluid for both. Also included are metal oxides, borates with different hydration levels.

도 20은 매우 긴 히트 파이프의 제조에 특히 적합한, 임의의 길이의 히트 파이프를 제조하는 방법을 도시한다. 이 방법은 충분히 강한 와이어들과, 부분 진공 하에서 밀봉되면 완성된 히트 파이프의 구조적 완전성을 유지하도록 충분히 작은 개구들을 구비한 금속 스크린으로 만들어진 관형 스카폴드(13)로 시작한다. 통상적으로, 24 내지 150 메쉬의 범위에 있는 금속 스크린의 메쉬 크기는 약 0.1 bar의 부분 진공을 유지하는데 적합할 수 있다. 보다 높은 진공이 필요하면, 금속 스크린의 크기는 325 - 400 메쉬로 낮추어질 수 있으며, 외부 스크린 표면에 강성을 추가하는 관형 스카폴드의 내부면 상의 더욱 큰 스크린 구멍들을 갖는 이중 스크린 표면을 제공할 수 있다. 당업자는 이러한 관형 스카폴드를 제조하는 다른 방식들이 있다는 것을 인식할 것이며: 이러한 것은 예비 성형되고 전체 길이를 수백 피트로 제한할 수 있거나, 또는 장거리용으로 현장에서 직조될 수 있다.20 shows a method of manufacturing a heat pipe of arbitrary length, which is particularly suitable for the manufacture of very long heat pipes. The method starts with a tubular scaffold 13 made of metal screens with sufficiently strong wires and openings small enough to maintain the structural integrity of the finished heat pipe when sealed under partial vacuum. Typically, the mesh size of the metal screen in the range of 24 to 150 mesh may be suitable to maintain a partial vacuum of about 0.1 bar. If a higher vacuum is required, the size of the metallic screen can be reduced to 325-400 mesh and a dual screen surface with larger screen apertures on the inner surface of the tubular scaffold that adds rigidity to the outer screen surface have. Those skilled in the art will recognize that there are other ways to make such tubular scaffolds: they can be preformed and limited in their entire length to hundreds of feet, or they can be woven in the field for long haul.

관형 스카폴드가 형성되면, 도 20의 도면에 도시된 바와 같이, 회전하도록 허용된 히트 파이프의 완성된 표면을 소결하거나 또는 용접할 수 있는 노(19) 내로 삽입된다. 다음으로, 한쪽 측부에서 소결된 심지 물질(18)의 약간 얇은 스트립을 포함하는 얇은 금속 포일로 만들어진 금속 스트립(17)은 튜브를 형성하도록 관형 스카폴드 상에 연속적으로 권취된다. 금속 스트립(17)의 권취 각도는 스트립(17)의 폭, 및 권취 표면들을 서로 완전히 밀봉하도록 요구되는 스트립 중첩의 정도에 의해 결정될 것이다. 노(19)는 본질적으로 내부 심지층을 갖는 튜브를 형성하는 최종 단계의 바로 전 단계이다. 튜브가 완성되면, 축심 심지가 배치될 수 있으며, 작동 유체는 삽입되고, 파이프는 비워지고 밀봉될 수 있다. 대안적으로, 축심 심지와 튜브는 동시에 제조될 수 있다.Once the tubular scaffold is formed, it is inserted into a furnace 19 which can be sintered or welded to the finished surface of the heat pipe, which is allowed to rotate, as shown in the view of Fig. Next, a metal strip 17 made of a thin metal foil including a slightly thin strip of sintered wick material 18 sintered on one side is continuously wound on a tubular scaffold to form a tube. The winding angle of the metal strip 17 will be determined by the width of the strip 17 and the degree of strip overlap required to completely seal the winding surfaces together. The furnace 19 is essentially just before the final step of forming the tube with the inner wicking layer. When the tube is completed, the axial core can be placed, the working fluid can be inserted, and the pipe can be emptied and sealed. Alternatively, the shaft core wand and the tube can be manufactured at the same time.

도 21은 내부 심지 표면으로 장거리 튜브를 권취하기 위한 2개의 실시예의 단면도를 제공한다. 도 20a에서, 심지(18)는 소결된 구체의 스트립(17)으로 이루어지며, 심지의 가장자리 위로 돌출하는 다공성 가요성 직물의 2개의 상부 스트립(20)을 도시한다. 관형 스카폴드 주위에 권취될 때, 직물은 인접한 직물과 접촉하고, 그러므로 연속적인 모세관 표면을 구성하는 연속 다공성 층을 제공한다. 이러한 것은 내부 심지 물질이 그 축방향 길이의 임의의 구획에서 격리되는 것을 방지한다. 권취되는 얇은 금속 포일보다 넓고 내부 심지 물질의 적절한 접촉을 보장하도록, 심지 물질의 내부 스트립이 수직선에 대해 약간의 각도로 배치되는 대안적인 실시예가 도 21b에 도시되어 있다. 물론 이러한 것은 권취 동안 얇은 금속 포일들 사이에 약간의 분리를 유발할 수 있으며, 이러한 것은 도 22에 도시된 바와 같이 용접로에 들어가기 직전에 파이프 주위에 권취되는 더욱 얇은 포일(21)의 스트립으로 밀봉 될 수 있다.Figure 21 provides a cross-sectional view of two embodiments for winding a long distance tube to an inner wick surface. 20A, the wick 18 consists of a strip 17 of sintered sphere and shows two upper strips 20 of a porous flexible fabric projecting over the edge of the wick. When wound around a tubular scaffold, the fabric contacts a contiguous fabric and thus provides a continuous porous layer constituting a continuous capillary surface. This prevents the inner wicking material from being isolated in any compartment of its axial length. An alternative embodiment is shown in Figure 21B in which the inner strip of wicking material is disposed at a slight angle to the vertical line so that it is wider than the thin metal foil being wound and ensures proper contact of the inner wicking material. Of course this can cause some separation between the thin metal foils during winding, which can be sealed with a strip of thinner foil 21 wound around the pipe just before entering the welding furnace, as shown in FIG. 22 .

도 23은 단일의 원통형 다공체, 강성을 제공하도록 내부 금속 와이어를 갖는 동축 실린더(coaxial cylinder), 모세관 작용이 유리, 세라믹, 또는 금속, 또는 이들의 조합으로부터 만들어진 작은 비드들로부터 기인하는 동축 실린더로 이루어질 수 있는 축심 심지(12)의 실시예를 도시한다. 축심 심지의 구부러짐을 방지하고 히트 파이프(4)의 내벽들로부터 그 분리를 유지하도록, 일련의 반경 방향으로 이격된 지지체(22)들은 히트 파이프 내로 그 삽입에 앞서 심지의 길이를 따라서 배치된다. 이러한 지지체들은, 히트 파이프의 자유 내부 체적을 부당하게 감소시키지 않고 히트 파이프의 길이를 따라서 증기의 질량 유동을 감소시키지 않는 대체로 얇은 구획들이다.23 is a perspective view of a single cylindrical porous body, a coaxial cylinder with internal metal wires to provide rigidity, a coaxial cylinder originating from small beads made from capillary action glass, ceramic, or metal, or combinations thereof (12) which can be used as a shaft core. A series of radially spaced supports 22 are disposed along the length of the wick prior to its insertion into the heat pipe to prevent bending of the core wick and to maintain its separation from the inner walls of the heat pipe 4. These supports are generally thin compartments that do not unduly reduce the free internal volume of the heat pipe and do not reduce the mass flow of the vapor along the length of the heat pipe.

적합한 심지를 제조하기 위한 대안적인 방법은 구리 또는 다른 금속 전구체를 사용하는 것이다. 금속 전구체는 가열 시에 금속으로 분해되는 화학 물질이다. 소결된 구리 심지의 경우에, 전구체는 구리 베타 디케토네이트(copper beta diketonate, CBDK) 또는 구리 아세틸아세토네이트(copper acetylacetonate, CAA)일 수 있으며, 둘 모두는 환원 분위기에서 가열 시에 미크론 크기의 구리 입자들로 분해된다. 대체로, 분해될 수 있는 임의의 유기물 전구체, 또는 전착될 수 있는 임의의 이온 전구체가 후보 물질일 수 있다. 적절한 심지는 CBDK 또는 CAA에 있는 미크론 크기의 구리 입자들을 슬러리화하고, 슬러리를 구리 튜브 또는 구리 스트립의 내부 표면 내로 펼치는 것에 의해 만들어질 수 있다. 잉여 액체가 드레인되어서, 고체 금속 입자들은 그 뒤에 금속 입자들의 접촉점들에서 형성된 밧줄 고리(funicular rings)들의 표면 장력에 의해 홀딩된다. 환원 분위기에서 가열 시에, CBDK 또는 CAA는 금속 입자의 접촉점들에 용접되는 구리로 분해되어, 적소에서 금속 입자들을 접합한다. 대안적으로, 적절한 전기 전위를 제공하면, Cu 이온은 필요한 아교 접착(glue)을 제공하도록 침착될 수 있다. 다수의 금속 전구체는 상이한 금속으로 분해 될 수 있으며, 정상적인 열 확산은, 금속 입자들과 전구체 금속이 서로 일부 용해도를 갖는 한, 이러한 전구체가 유사 및 유사하지 않은 금속을 접합하는 것을 가능하게 할 것이다. 예를 들어, Cu 상에 CU 또는 Cu 상에 Sn의 침착은 둘 모두 Cu 또는 CuSn 합금 브릿지를 통한 양호한 열접촉을 제공할 수 있다.An alternative method for making suitable wicks is to use copper or other metal precursors. A metal precursor is a chemical that decomposes to a metal upon heating. In the case of a sintered copper core, the precursor may be copper beta diketonate (CBDK) or copper acetylacetonate (CAA), both of which are micron-sized copper Particles. In general, any organic precursor that can be decomposed, or any ion precursor that can be electrodeposited, can be a candidate. A suitable wick can be made by slurring micron-sized copper particles in the CBDK or CAA and spreading the slurry into the inner surface of the copper tube or copper strip. The surplus liquid is drained so that the solid metal particles are held by the surface tension of the funicular rings formed at the contact points of the metal particles thereafter. Upon heating in a reducing atmosphere, CBDK or CAA is decomposed into copper, which is welded to the contact points of the metal particles, to bond the metal particles in situ. Alternatively, providing an appropriate electrical potential, Cu ions can be deposited to provide the necessary glue. Many metal precursors can be decomposed into different metals and normal thermal diffusion will enable such precursors to bond similar and dissimilar metals as long as the metal particles and the precursor metal have some solubility with respect to each other. For example, deposition of Sn on CU or Cu on Cu can provide good thermal contact through Cu or CuSn alloy bridges.

선택적이지만 긴 히트 파이프에서 필요한 축심 심지의 설치 후에, 작동 유체는 심지의 내부면과 축심 심지의 체적을 포화시킬 수 있도록 삽입된다. 작동 유체의 체적은 심지 포화에 요구되는 것보다 0 % 내지 25 % 높을 수 있으며, 증발된 작동 유체가 증기 형태로 과열될 수 있는 경우에, 잉여 작동 유체는 25 %를 초과할 수 있다.After installation of the optional shaft center wick in the long heat pipe, the working fluid is inserted to saturate the volume of the wick inner surface and the shaft core wick. The volume of working fluid may be 0% to 25% higher than that required for wicking saturation and, if the evaporated working fluid can overheat in the form of vapor, the surplus working fluid may exceed 25%.

중력에 거슬러 모세관 작용을 유지할 필요가 있기 때문에, 매우 긴 수직 히트 파이프에서 심지 구조체가 갖는 잠재적인 문제가 일어날 수 있다. 모세관 상승 높이(h)는 다음의 식에 의해 정의되며:Because of the need to maintain capillary action against gravity, potential problems with wick structures in very long vertical heat pipes can occur. The capillary rise height (h) is defined by the following equation:

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서 γ는 액체-공기 표면 장력(힘/단위 길이), θ는 접촉각, ρ는 액체의 밀도(질량/부피), g는 중력으로 인한 국부 가속도(길이/시간 제곱[26]), r은 튜브 반경이다.Where γ is the liquid-air surface tension (force / unit length), θ is the contact angle, ρ is the density of the liquid (mass / volume), g is the local acceleration due to gravity (length / time square [ It is a radius.

표준 실험실 조건에서 공기 중에 물 충전 유리 튜브에 대하여, 20℃에서, γ = 0.0728 N/m, θ =0°(cos(0) = 1), ρ는 1000 kg/㎥ , 및 g = 9.81 m/s2이다. 이러한 값들에 대하여, 수주의 높이는 0 = (cos (0) = 1), p is 1000 kg / m &lt; 3 &gt;, and g = 9.81 m / s 2 . For these values, the order high

Figure pct00002
이다.
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to be.

그러므로, r = 0.0002 m(0.2㎜), h = 0.074 m, r = 0.000002 m(2 미크론), h = 7.4 m, r = 0.000000002 m(2㎚)에 대해, h = 7,400 m이다. 그러나, 실제 산업 현장에서, 실험실 조건이 반드시 적용되는 것은 아니며: 심지 표면을 청결하게 유지하고 수성인 작동 유체를 사용하는 것에 의해, 이러한 값들이 접근될 수 있을지라도, 표면 장력의 값은 통상적으로 온도와 함께 감소하며, 접촉각은 거의 0°이 아니다. 그러나, 모세관 작용을 유지하는데 있어서 가장 큰 인자는 모세관의 반경을 유지하는 것이다. 그러므로, 매우 긴 히트 파이프에서의 심지 공극 크기는 종래의 HP에 대해 정상적임에 따라서 수 미크론 범위가 아니라 수 나노미터의 범위에 있을 필요가 있다. 그러나, 이러한 것은 심지 구조체를 가지지 않는 맥동 히트 파이프 또는 열 사이펀들이 마주치는 문제가 아니다. 제조 가능성이라는 면에서 실제의 영향은 나노입자로 만들어진 소결된 심지 또는 유사한 크기의 나노튜브 또는 나노 크기의 구조화된 분말 또는 필름들의 사용을 제안한다.Therefore, h = 7,400 m for r = 0.0002 m (0.2 mm), h = 0.074 m, r = 0.000002 m (2 microns), h = 7.4 m, r = 0.000000002 m (2 nm). However, in a practical industrial setting, the laboratory conditions are not necessarily applied: the values of the surface tension are usually kept at a temperature And the contact angle is not nearly 0 [deg.]. However, the greatest factor in maintaining capillary action is maintaining the radius of the capillary. Therefore, the core pore size in a very long heat pipe needs to be in the range of a few nanometers, rather than a few microns range, as is normal for conventional HP. However, this is not a problem encountered by pulsating heat pipes or heat siphons that do not have a wick structure. The actual impact in terms of manufacturability suggests the use of sintered wick or similar sized nanotubes or nano-sized structured powders or films made of nanoparticles.

히트 파이프를 만드는데 있어서 마지막 단계는 진공을 인가하는 것에 의해 히트 파이프를 비우고, 크림핑(crimping) 또는 용접에 의해 이를 밀봉하는 단계를 포함한다. 도 24는 작업 동안 진공 상태의 주기적인 점검을 허용하는 밸브(23)를 설치하는 단계로 이루어진, 밀봉 작업에 대한 대안적인 실시예를 도시한다.The final step in making the heat pipe involves evacuating the heat pipe by applying vacuum and sealing it by crimping or welding. Fig. 24 shows an alternative embodiment of the sealing operation, which consists of installing a valve 23 that allows periodic inspection of the vacuum during operation.

도 25는 고급 히트 파이프를 제조하기 위한 대안적인 실시예를 도시하며, 고급 히트 파이프는 얇은 벽들과 특별한 심지 구조체들로 인하여, 우수한 열 전달 성능을 보이고 제조가 용이하고 저렴하다. 도 25a에서, 제조 공정은 먼저 심지 물질(18)로 코팅된 2개의 얇은 포일(35)로 시작한다. 히트 파이프가 만들어지기 전에 심지가 평평한 표면에 형성되기 때문에, 심지 구조체는 다른 크기의 물질들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 포일 표면에 이웃하여, 심지 물질은 히트 파이프의 궁극적인 수직 길이에 의존하여 수 나노미터 내지 100 나노미터까지의 범위에 있는 나노입자로 이루어질 수 있다. 구리 및 이의 합금과 같은 일반적인 금속들의 경우에, 나노입자들의 이러한 초기층은 약 500-700℃의, 통상의 HP보다 낮은 온도에서 소결된다. 본 발명의 경우에, 이는 수백도 더 낮을 수 있다. 대안적으로, 나노입자의 초기층은 약 800-850℃의 온도에서 연속적으로 열분해 및/또는 흑연화될 수 있는 접착제에 의해 적소에서 홀딩될 수 있다. 또한, 이러한 것들은 사용된 온도 및 증기압에서 그 구조를 유지하는 물질에 의해 지지될 수 있다. 예를 들어, 물이 작동 유체이면, 상기 물질은 Cu 또는 Ni의 나노필름들 또는 나노 섬(nanoisland)들로 장식된 20 ㎚의 다공성 지르코니아 나노스펀지일 수 있다. 다음으로, 1-100 미크론의 범위에 있는 입자들과 같은 심지 물질의 제2층은 포일 표면 상에 침착될 수 있고, 소결 또는 열분해 공정이 반복될 수 있으며, 이에 의해 상호 부착량이 증가한다. 대안적으로, 심지 물질의 제2층은 심지를 위한 우수한 기공 구조를 제공하는 구리 거즈로 이루어질 수 있다. 이러한 거즈 물질은 그런 다음 심지 물질의 하부층과 결합될 수 있다. 그러므로, 심지는 상이한 다공성 및 투과성의 상이한 층들을 포함하도록 순차적으로 구축될 수 있다. 그러므로, 이러한 형태의 히트 파이프는 10-14 ㎞까지의 길이를 가질 수 있다.Fig. 25 shows an alternative embodiment for manufacturing a high-grade heat pipe. The high-grade heat pipe shows excellent heat transfer performance due to thin walls and special wick structures, and is easy and inexpensive to manufacture. In Figure 25a, the manufacturing process begins with two thin foils 35 coated with wicking material 18 first. Since the wick is formed on a flat surface before the heat pipe is made, the wick structure may contain materials of different sizes. For example, adjacent to the foil surface, the wicking material may consist of nanoparticles ranging from several nanometers to 100 nanometers, depending on the ultimate vertical length of the heat pipe. In the case of common metals such as copper and its alloys, this initial layer of nanoparticles is sintered at a temperature of about 500-700 &lt; 0 &gt; C, typically less than HP. In the case of the present invention, this may be several hundred lower. Alternatively, the initial layer of nanoparticles can be held in place by an adhesive that can be continuously pyrolyzed and / or graphitized at a temperature of about 800-850 ° C. In addition, these may be supported by materials that maintain their structure at the temperature and vapor pressure used. For example, if the water is a working fluid, the material may be a 20 nm porous zirconia nano sponge decorated with nanofilms of Cu or Ni or nanoislands. Next, a second layer of wicking material, such as particles in the range of 1-100 microns, can be deposited on the foil surface and the sinter or pyrolysis process can be repeated, thereby increasing the amount of mutual adhesion. Alternatively, the second layer of wicking material may be made of copper gauze providing an excellent pore structure for wicking. This gauze material can then be combined with the underlying layer of wicking material. Thus, the wick can be constructed in sequence to include different porous and permeable different layers. Therefore, this type of heat pipe can have a length of up to 10-14 kilometers.

심지 물질이 포일 상에 형성되었으면, 다수의 금속 스카폴드(13)는 2개의 얇은 포일(35) 사이에 배치될 수 있어, 도 25b에 도시된 바와 같이 평평한 포일 표면들에 의해 분리된 별개의 원통형 표면을 형성한다. 개별 스카폴드를 분리하는 포일 표면은 그런 다음 땜납 또는 크림핑 또는 양쪽 모두에 의해 밀봉되어야 한다. 도 25b에서, 이러한 원통 형상들의 한쪽 단부는 크림핑 또는 땜납 또는 양쪽 모두에 의해 폐쇄되고 밀봉된다. 그럼 다음, 스카폴딩 물질(scaffolding material)과 심지층(들)을 포함하는 포일 사이의 양호한 접촉을 보장하도록 부분 진공이 적용된다. 통상적으로, 이러한 진공은 포일과 스카폴드 사이의 양호한 접촉을 제공하는데 충분하지만, 이후의 소결은 이러한 표면들을 효과적으로 용접할 수 있다. 그러므로, 결과적인 원통 형상들은 얇은 금속 포일(35)들에 의해 연결된 히트 파이프(4)가 된다. 이러한 것들은 큰 표면적과 효과적인 열 전달계수를 요구하는 응용에서 사용될 수 있다.Once the wicking material has been formed on the foil, a plurality of metal scaffolds 13 can be disposed between the two thin foils 35 to form a separate cylindrical &lt; RTI ID = 0.0 &gt; To form a surface. The foil surface separating the individual scaffolds must then be sealed by solder or crimping or both. In Fig. 25B, one end of these cylindrical shapes is closed and sealed by crimping or solder or both. Then, a partial vacuum is applied to ensure good contact between the foil, including the scaffolding material and the core layer (s). Typically, this vacuum is sufficient to provide good contact between the foil and the scaffold, but subsequent sintering can effectively weld these surfaces. Therefore, the resulting cylindrical shapes become heat pipes 4 connected by thin metal foils 35. These can be used in applications requiring large surface area and effective heat transfer coefficient.

도 25c는 연결된 히트 파이프 조립체를, 각각 추가적인 표면적을 위한 2개의 얇은 금속 플랩들의 커플을 가지는 개별 히트 파이프로 분리하는 선택을 도시한다. 그러나, 이러한 포일 표면은 도 25e에 도시된 바와 같이 궁극적으로 개별 히트 파이프를 만들도록 도 25d에 도시된 바와 같이 정돈되거나 또는 절단될 수 있다.Figure 25c shows a selection of separating the connected heat pipe assemblies into separate heat pipes each having a couple of two thin metal flaps for additional surface area. However, such a foil surface may be trimmed or cut as shown in Figure 25D to ultimately make individual heat pipes as shown in Figure 25E.

도 26은 특히 깊이 또는 수직 배열에서 장거리에 걸쳐서 대량의 열을 전달하기 위한 선택적인 구성을 도시한다. 도 26에서, 히트 파이프(4)는 "펄싱된" 히트 파이프로 이루어진다(그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 편입되는, "An Introduction to Pulsating Heat Pipes." Electronics Cooling Magazine. www <dot> electronics-cooling <dot> com/2003/05/ 참조). 도 26에서, 열은 열에너지의 임의의 열원에 의해 히트 파이프(4)의 한쪽 단부에서 인도된다. 히트 파이프(4)는 열이 히트 파이프에 의해 흡수될 때 증기(46)로서 증발하는 액체 유체(45)가 부분적으로 충전된다. 증기(46)는 히트 파이프의 내부 압력을 증가시키고, 일방향 밸브(47)가 다른 방향으로의 유동을 방지하기 때문에 증기(예를 들어, 증기 거품)와 액체 플러그(예를 들어, 슬러그) 모두를 한 방향으로 움직인다. 증기와 액체의 내부 유동은 낮은 온도로 있는 히트 파이프 조립체의 다른 극단으로의 질량 전달에 의해 열을 운반한다. 이러한 열 전달은 액체로의 증기의 응축에 의해 열이 방출되도록 한다(액상(liquid phase)에 함유된 잠열/현열의 방출). 열이 전달됨에 따라서, 추가의 증기는 액상으로 응축되고, 액체는 압력 펄스에 응답하여 계속 유동한다.Figure 26 shows an alternative arrangement for transferring large quantities of heat, especially over a long distance, in a depth or vertical arrangement. 26, the heat pipe 4 is made of a "pulsed" heat pipe, which is incorporated herein by reference in its entirety. &Quot; An Introduction to Pulsating Heat Pipes. -cooling <dot> com / 2003/05 /). In Fig. 26, heat is conducted at one end of the heat pipe 4 by any heat source of heat energy. The heat pipe 4 is partially filled with the liquid fluid 45 which evaporates as the vapor 46 when heat is absorbed by the heat pipe. Vapor 46 increases both the vapor (e.g., vapor bubbles) and liquid plugs (e.g., slugs) by increasing the internal pressure of the heat pipe and preventing the one-way valve 47 from flowing in the other direction Move in one direction. The internal flow of vapor and liquid transports heat by mass transfer to the other extreme of the heat pipe assembly at low temperatures. This heat transfer allows heat to be released by condensation of the vapor into the liquid (latent heat / release of sensible heat contained in the liquid phase). As the heat is transferred, the additional vapor is condensed into the liquid phase, and the liquid continues to flow in response to the pressure pulse.

통상의 맥동 히트 파이프로부터 본 발명을 구별하는 것은, 내부 압력 펄스에 저항하는 강도를 제공하고 심지 물질(18)에 대한 필요성이 없도록 금속 포일(17)에 보강 스크린(13)들이 배치되는 것 외에, 히트 파이프가 도 20 내지 22의 장거리 파이프에 관한 이전의 설명에서 논의된 원리에 따라서 제조 될 수 있다는 것이다. 대안적으로, 맥동 히트 파이프는 파이프를 결합하는 종래의 방법을 사용하여 조립될 수 있다. 추가적인 구별 특징들은 증발 및 비등을 촉진하도록 히트 파이프의 내부 표면에서, 및/또는 지질 형성물 또는 다른 열 요구 응용으로의 열 전달을 향상시키도록 히트 파이프의 외부에서 특수 코팅의 사용을 포함한다. 아울러, 펄싱된 히트 파이프의 외부 표면은 단부를 제외하고 단열될 수 있다. 그러므로, 이러한 형태의 히트 파이프는 10-14km까지의 길이를 가질 수 있다.The distinction of the present invention from conventional pulsating heat pipes is not only in that the reinforcing screens 13 are arranged in the metal foil 17 so as to provide strength to resist internal pressure pulses and eliminate the need for wicking material 18, A heat pipe can be manufactured in accordance with the principles discussed in the previous description of the long-distance pipe of Figs. 20-22. Alternatively, the pulsating heat pipe can be assembled using conventional methods of joining pipes. Additional distinguishing features include the use of a special coating on the interior surface of the heat pipe to promote evaporation and boiling, and / or outside the heat pipe to enhance heat transfer to the lipid formulation or other heat demanding application. In addition, the outer surface of the pulsed heat pipe can be insulated except at the ends. Therefore, this type of heat pipe can have a length of up to 10-14 km.

상당한 열 손실없이 일어나는 효과적인 열 전달은, 구할 수 있는 상당한 양의 폐열을 가지지만 통상적으로 다양한 산업적 적용에는 너무 낮은 온도의 화력 발전소에 대해 또한 매력적이다. 그러나, 매우 적은 열에너지를 사용하여 광범위한 오염된 수역을 정화할 수 있는 신규의 기술이 Sylvan Source, Inc.(그 전체에 있어서 참조에 의해 본 명세서에 편입되는, 미국 특허 제8,771,477호 및 2012년 9월 7일의 국제출원일과 2011년 9월 9일의 우선일을 갖는 특허 출원 PCT/US2012/054221)에 의해 새로운 기술이 개발되었으며, 이 기술은 정수와 함께 유용한 열 포집을 제공하도록 열 포집과 결합될 수 있다. Effective heat transfer without significant heat loss has a significant amount of waste heat available, but is also attractive for thermal power plants that are typically too low in temperature for a variety of industrial applications. However, a new technique for purifying a wide range of contaminated waters using very little thermal energy is described in Sylvan Source, Inc. (U.S. Patent No. 8,771,477, incorporated herein by reference in its entirety, A new technology has been developed by the patent application PCT / US2012 / 054221, which has an international filing date of 7 days and priority date of September 9, 2011, and this technique is combined with heat collection to provide useful heat collection with purified water .

그러나, 그러한 혁신이 효과적이기 위해, 열의 포집, 사용될 곳으로의 그 운반, 및 후속의 인도는 최소의 온도 손실로 효력을 발생시켜야만 한다. 히트 파이프, 열 사이펀들, 및 맥동 히트 파이프는 히트 파이프 시스템이 중간 단계없이 동시에 세가지 기능 모두를 이행할 수 있으면 실제의 해법을 제공한다. 그러므로, 저급뿐만 아니라 높은 온도의 열을 포집하고, 이러한 열 에너지를 온도 손실없이 더욱 큰 지름의 히트 파이프에 전달하고, 다시 상당한 온도 손실을 겪지않고 실제 이용을 위하여 다수의 작은 지름의 히트 파이프로 이러한 열에너지를 인도할 수 있는 장거리 히트 파이프의 필요성이 있다. 이러한 것이 달성될 수 있는 하나의 방식은, 다수의 작은 지름의 히트 파이프(4)가 큰 지름의 히트 파이프(58)에 이음매없이 연결되고, 차례로 도 1에 도시된 바와 같은 작은 지름의 히트 파이프(4)들로 이루어진 열 인도 시스템에 연결되는 것에 의해 달성될 수 있다.However, in order for such innovations to be effective, the collection of heat, its transport to where it will be used, and subsequent deliveries must produce a minimum temperature loss. Heatpipes, thermal siphons, and pulsating heatpipes provide a real solution if the heatpipe system can perform all three functions simultaneously without intermediate steps. Therefore, it is necessary to collect low-grade as well as high-temperature heat, transfer this heat energy to heat pipes of a larger diameter without loss of temperature, and to heat pipes of many small diameters for practical use without experiencing significant temperature loss. There is a need for a long-distance heat pipe that can deliver thermal energy. One way in which this can be achieved is in that a plurality of small diameter heat pipes 4 are seamlessly connected to large diameter heat pipes 58 and, in turn, small diameter heat pipes 4) &lt; / RTI &gt;

명백하게, 복잡한 히트 파이프가 단일 유닛으로서 기능하기 위하여, 히트 파이프의 고온 단부로 작동 유체를 복귀시키기 위한 메커니즘이 중단되지 않아야만 한다는 것은 필수적이다. 이러한 것은 모세관 작용에 의해 기능하는 내부 심지가 히트 파이프 요소들 사이에 다양한 조인트들의 구석구석까지 서로 연결되어야만 한다는 것을 의미한다. 금속 히트 파이프를 결합하는 것이 통상적으로 용접에 의해 달성되고 외부 캡슐화 물질 및 이러한 용접이 소결된 심지를 결합하도록 사용될 수 없기 때문에, 유사하지 않는 다른 히트 파이프를 결합할 때 "모세관 연속성을 어떻게 제공하는지"가 문제가 된다. 도 27은 이러한 목적을 달성하는 방법을 도시한다.Obviously, it is essential that the mechanism for returning the working fluid to the hot end of the heat pipe should not be interrupted so that the complicated heat pipe functions as a single unit. This means that the inner wick, which is functioned by the capillary action, must be connected to every corner of the various joints between the heat pipe elements. Since combining the metal heat pipes is typically accomplished by welding and the external encapsulant material and such welds can not be used to join the sintered wick, Is a problem. Fig. 27 shows a method for achieving this object.

도 27a는 상이한 지름의 2개의 히트 파이프(4 및 58)를 어떻게 결합하는지를 도시한다. 작은 히트 파이프(4)가 정확하게 끼워질 수 있도록, 큰 히트 파이프(58) 내로 구멍이 절단된다. 심지 물질과 동일한 크기의 입자들을 함유한 도넛 형상 겔(48)은 도 27b에 도시된 바와 같이 작은 히트 파이프(4)의 단부 부분에 배치되며, 2개의 히트 파이프는 도 27c에 도시된 바와 같이 결합된다. 도 27d는 2개의 히트 파이프와, 심지 물질에 존재하는 갭들의 확대 단면도를 도시한다. 도 27e는 납땜(49) 또는 용접이 2개의 결합된 히트 파이프의 외부면에 적용될 때 어떤 것이 발생하는지를 도시하며: 겔 물질이 액화되고 증발하지만 완전히 액화되고 증발하지 않으므로, 모세관 물질(12)에 있는 갭들을 충전하도록 모세관 작용이 미세 입자의 현탁액을 흡인하는 것을 가능하게 한다. 땜납 또는 용적의 열은 도 27f에 도시된 바와 같이, 미세 입자들을 현탁시키는데 사용되는 모든 액체를 증발시키는데 충분하여 열분해될 수 있는 작은 밧줄 고리들을 뒤에 남기고, 그러므로 새로운 심지 입자(50)들 함께 홀딩한다. 추가의 열은 추가의 심지 입자들을 함께 소결하기 위해 필요하면 적용될 수 있다. 그리고 물론, 위의 모든 것은 히트 파이프가 결합될 때에 진공이 존재하지 않는 것을 요구한다. 지시된 바와 같이 수행할 수 있는 겔의 예는 모세관 연속성을 촉진하는 친수성 물질인 실리카로 이루어진 새로운 심지 물질 사이에 용접 스폿을 남기는 실리카겔이다. 그러나, 실리카가 용해되어, 히트 파이프의 고온측으로부터 저온측으로 움직일 수 있어서, 바람직한 물질은 알루미나 입자, 지르코니아 또는 희토류 입자가 현탁되어 있는 실리카겔이어서, 이것들은 심지를 영구적으로 서로 용접한다 .27A shows how two heat pipes 4 and 58 of different diameters are combined. The hole is cut into the large heat pipe 58 so that the small heat pipe 4 can be correctly fitted. The donut-shaped gel 48 containing particles of the same size as the wicking material is disposed at the end portion of the small heat pipe 4 as shown in Fig. 27B, and the two heat pipes are connected to each other as shown in Fig. 27C do. Figure 27d shows an enlarged cross-sectional view of two heat pipes and gaps present in wicking material. Figure 27E shows what happens when solder 49 or welding is applied to the outer surface of two coupled heat pipes: the gel material liquefies and evaporates but is not completely liquefied and does not vaporize, so that the capillary material 12 Capillary action enables the suspension of fine particles to be drawn in to fill the gaps. The heat of the solder or volume leaves the small rope loops that are sufficient to evaporate all the liquid used to suspend the fine particles and can be pyrolyzed, as shown in Figure 27f, and therefore hold new wick particles 50 together . Additional heat can be applied if necessary to sinter additional wick particles together. And of course, all of the above requires that there is no vacuum when heatpipes are combined. An example of a gel that can be run as indicated is a silica gel that leaves a welding spot between new wicking materials made of silica, a hydrophilic material that promotes capillary continuity. However, since silica can dissolve and move from the high temperature side to the low temperature side of the heat pipe, the preferred material is a silica gel in which alumina particles, zirconia or rare earth particles are suspended, and these weld the wicks permanently to each other.

고급 히트 파이프의 다른 중요한 특징, 특히 몇면 작은 지름 및 큰 지름 히트 파이프를 통합하는 중요한 특징은, 주 플랜트가 열 전달 메커니즘으로부터 분리되어야만 하는 산업적 상황에서와 같이 임의로 열의 전달을 중지시키는 능력이다. 도 28은 고급 복합 히트 파이프에서 열 전달을 제어하는 하나의 메커니즘을 도시한다. 도 28a에 도시된 바와 같이, 전자적으로 또는 원격으로 제어될 수 있는 간단한 밸브(60)는 큰 지름 히트 파이프(58)의 내부에 부착되고, 밸브(60)가 개방된 동안, 히트 파이프는 디자인된 바와 같이 열을 계속 전달한다. 도 28b는 밸브가 외부 액튜에이터에 응답하여 폐쇄되면 일어나는 것을 도시하며; 가스상 작동 유체의 유동은 작은 지름 히트 파이프(4)로 들어가는 것을 중지하고, 그러므로 열 전달이 중단된다.Another important feature of advanced heatpipes, particularly those incorporating small diameter and large diameter heatpipes, is the ability to arbitrarily stop the transmission of heat, as in the industrial situation where the main plant must be separated from the heat transfer mechanism. Figure 28 illustrates one mechanism for controlling heat transfer in a high grade composite heat pipe. 28A, a simple valve 60, which can be electronically or remotely controlled, is attached to the interior of the large diameter heat pipe 58, and while the valve 60 is open, the heat pipe is designed Continue to transfer heat as shown. Figure 28b shows that the valve occurs when closed in response to an external actuator; The flow of the gas-phase working fluid stops entering the small-diameter heat pipe 4, and therefore heat transfer is interrupted.

고급 히트 파이프의 선택적 구성은 각 형태의 히트 파이프의 최상의 특징들을 우수한 성능의 단일 독립체로 결합하는 맥동 히트 파이프 및/또는 루프 히트 파이프와의 히트 파이프의 하이브리드를 포함한다. 예를 들어, 맥동 히트 파이프의 조합은 최적의 열 포집 및 방출을 제공할 수 있는 한편, 필수 요소인 표준 또는 루프 히트 파이프는 최적의 열 전달을 제공한다. 이러한 하이브리드는 열 포집 및 방출 단부들에서의 얇은 벽 두께, 장거리 손실을 방지하도록 단열재를 구비하거나 구비하지 않는 두꺼운 벽들, 및 모세관 작용으로 인해 하이브리드 파이프 내부에서 연속적인 유체 소통을 보장하는 공통의 심지 물질을 포함할 수 있다. 또한, 모세관 심지는, 내벽을 주기적으로 접촉하여 히트 파이프의 길이 내내 모세관 연속성을 유지하는 축 방향으로 또는 나선형으로 권취된 심지로 이루어질 수 있다. 이러한 가요성 심지는 용접 전에 다른 히트 파이프에 결합하고, 그러므로 모세관의 연속성을 유지하도록 사용될 수 있다. 대안적으로, 심지 물질은 히트 파이프의 장거리 구획을 위하여 그루브가 형성될 수 있으며, 그러므로 열 포집, 전달 및 방출의 히트 파이프의 각 기능을 최적화하는 상이한 심지 구조체들을 제공할 수 있다. 다른 선택은 모세관을 제공하는 약간 더 크거나 작은 지름의 스크린에 용접될 수 있는 금속 스크린의 사용을 포함한다. The optional configuration of the advanced heat pipe includes a hybrid of a heat pipe with a pulsating heat pipe and / or a loop heat pipe that combines the best features of each type of heat pipe into a single independent performance entity. For example, a combination of pulsating heat pipes may provide optimal heat collection and release while a mandatory standard or loop heat pipe provides optimal heat transfer. Such hybrids include thin wall thicknesses at the heat collection and discharge ends, thick walls with or without insulation to prevent long distance losses, and common wicking materials that ensure continuous fluid communication within the hybrid pipe due to capillary action . &Lt; / RTI &gt; The capillary wick can also consist of an axially or spirally wound wick that periodically contacts the inner wall to maintain capillary continuity over the length of the heat pipe. These flexible wicks can be used to join other heat pipes before welding and thus maintain the continuity of the capillaries. Alternatively, the wicking material can be grooved to provide long distances for the heat pipe, and thus can provide different wick structures that optimize each function of the heat pipe for heat collection, transfer and discharge. Another option involves the use of a metal screen that can be welded to a slightly larger or smaller diameter screen providing a capillary.

히트 파이프, 분산기 히트 파이프, 열 사이펀, 및 맥동 히트 파이프를 사용한 열 방출Heat dissipation using heat pipes, disperser heat pipes, thermal siphons, and pulsating heat pipes

열의 방출은 히트 파이프의 경우에, 특히 통상의 히트 파이프의 경우에, 이러한 원리의 실행이 역순인 것을 제외하면 열의 포집과 동일한 원리를 포함한다. 그러므로, 통상의 히트 파이프로부터 열을 방출하는 것은 먼저 히트 파이프의 저온 단부에서 내부 증기의 응축, 그런 다음 심지 물질을 통하여, 그리고 이어서 통상 금속 또는 합금인 갭슐화 튜브를 통한 열전도성을 통한 열의 전달, 및 궁극적으로 히트 파이프 외부의 매체로 이러한 열의 분산을 포함한다. 상이한 다공성의 다수의 심지층을 포함할 수 있는 고급 히트 파이프의 경우에, 열전도성은 각 심지 층의 두께와 심지 물질의 열전도에 의존할 것이다. 맥동 히트 파이프와 열 사이펀의 경우에, 심지가 존재하지 않을 때, 캡슐화 튜브를 통한 열전도성은 내부 유체가 액체 또는 기체 형태인지 뿐만 아니라 튜브의 열전도 및 그 두께에 의존할 것이다. The release of heat involves the same principle as the trapping of heat, except in the case of heat pipes, in particular in the case of conventional heat pipes, in which the execution of this principle is reversed. Therefore, releasing heat from a conventional heat pipe first involves condensation of the inner vapor at the cold end of the heat pipe, then through the wicking material, and then the transfer of heat through thermal conductivity through a generally encapsulated metal or alloy encapsulation tube, And ultimately to the medium outside the heat pipe. In the case of advanced heat pipes, which may include multiple layers of different porous wicking, the thermal conductivity will depend on the thickness of each wick layer and the thermal conductivity of the wicking material. In the case of a pulsating heat pipe and a thermal siphon, when the wick is not present, the thermal conductivity through the encapsulation tube will depend on the thermal conductivity of the tube and its thickness, as well as whether the internal fluid is in liquid or gaseous form.

이전 단락에서 설명된 다수의 가능한 구성은 효율적으로 열을 방출하기 위한 다음과 같이 뚜렷한 이점들을 가진다: The numerous possible configurations described in the previous paragraph have the following distinct advantages for efficient heat release:

ㆍ 히트 파이프를 위한 캡슐화 물질에서 얇은 벽 두께의 사용은 도 17, 도 20, 도 22, 및 도 25에 도시된 바와 같이, 온도 손실을 최소화하는 한편, 단위 표면적당 전달되는 열량을 향상시킨다.The use of a thin wall thickness in an encapsulating material for a heat pipe minimizes temperature loss and improves the amount of heat delivered per unit surface area, as shown in Figures 17, 20, 22, and 25.

ㆍ 도 25에 도시된 바와 같이 얇은 포일의 사용은 얇은 핀 구조체(thin fin structure)들의 동시 제조를 가능하게 하고, 이러한 것은 표면적을 향상시키고 열 방출을 최대화한다. The use of a thin foil as shown in Fig. 25 enables the simultaneous manufacture of thin fin structures, which improves surface area and maximizes heat dissipation.

ㆍ 복잡한 히트 파이프의 다수의 구획들을 결합하는 한편 심지 일관성과 연속성을 유지하는 능력은 상이한 장소들로부터 열의 포집, 보다 크고 보다 효율적인 히트 파이프를 사용하여 단거리 또는 장거리에 걸쳐서 이러한 열의 전달, 및 더욱 작은 히트 파이프에 의해 다수의 장소로 이러한 열의 인도를 가능하게 한다. The ability to combine multiple compartments of a complex heat pipe while maintaining wick consistency and continuity can be achieved by collecting heat from different locations, transferring such heat over a short or long distance using a larger and more efficient heat pipe, This enables the delivery of these heat to a number of places by pipes.

ㆍ 임의로 열의 유동을 차단하거나 유지하는 것을 가능하게 하는 히트 파이프의 온/오프 스위치의 제어 특징.Control feature of the on / off switch of the heat pipe which enables to arbitrarily block or maintain the flow of heat.

ㆍ 매우 장거리에 걸쳐서 열의 수직 또는 수평 전달을 허용하는 맥동 히트 파이프와 같은 특수 구성의 히트 파이프의 사용. • Use of special-purpose heat pipes, such as pulsating heat pipes, which allow vertical or horizontal transfer of heat over very long distances.

ㆍ 열 포집 및 방출을 최적화하는 한편, 낮은 열전도성을 가지는 연결 물질, 또는 히트 파이프 외부의 단열 코팅에 의한 열 전달 동안 열 손실을 최소화하는 히트 파이프의 단부 및 중간을 위한 상이한 캡슐화 물질 사용. Use of different encapsulant materials for the end and middle of the heat pipe, which minimizes heat loss during heat transfer by the interconnect material with low thermal conductivity, or the thermal insulation outside the heat pipe, while optimizing heat collection and emission.

ㆍ 산업 플랜트에서 운영의 유연성을 제공하는 축열 시스템과 히트 파이프의 가능한 통합.Possible integration of heat pipes and heat storage systems to provide operational flexibility in industrial plants.

이러한 것들 모두는 우수한 열 특성에 기여한다. All of these contribute to excellent thermal properties.

열교환기보다 효율적으로 열을 포집하고 전달하고 방출하는 능력, 또는 열 유체들을 사용하는 소위 "이코노마이저(economizer)들" 또는 물 분무에 기초한 담금질 작업은 다수의 사업 응용에서 이전 단락에서 설명된 히트 파이프에 대해 다음과 같은 뚜렷한 이점들을 부여한다:The ability to collect, transfer and emit heat more efficiently than heat exchangers, or so-called "economizers" or water spray based quenching operations that use thermal fluids, can be applied to heatpipes described in the previous paragraph in many business applications The following distinct advantages are given for:

ㆍ 두서너가지만 예를 들면, 정수, 특히 바닷물의 담수화, 염수의 정수, 석유 및 가스 추출, 화학 또는 금속 공정, 펄프 및 제지 산업 및 플라스틱 및 고무 작업으로부터의 초염분 수용성 폐기물의 정제에서. 사실상, 히트 파이프에 의해 제공되는 작은 온도차는 증류 시스템에서 보다 효과적인 다수의 증발기의 사용을 허용하며, 히트 파이프의 우수한 열 전달은 열 성능을 향상시킨다. 또한, 정수 구성은 수직으로 배열된 스택, 측방향으로 배열된 증류 시스템, 또는 "증류 코어"의 카테고리 하에 놓이는 하이브리드 구성과 같은 다수의 디자인을 포함할 수 있다.In the purification of supernatant-water-soluble wastes from water and wastewater, especially from seawater desalination, salt water purification, oil and gas extraction, chemical or metal processes, pulp and paper industries and plastics and rubber works. In fact, the small temperature difference provided by the heat pipe allows the use of more efficient evaporators in the distillation system, and the heat transfer of the heat pipe improves the thermal performance. In addition, the integral constructions may include a number of designs such as a vertically arranged stack, a laterally arranged distillation system, or a hybrid arrangement under the category of a "distillation core ".

ㆍ 발열 반응의 효과적인 냉각, 좁은 범위 내에서 반응 온도 유지, 저온에서의 합성 또는 촉매 반응을 위한 용기들 냉각을 요구하는 화학 및 석유 화학 공정에서.In chemical and petrochemical processes requiring effective cooling of exothermic reactions, maintaining reaction temperatures within a narrow range, synthesis at low temperatures, or cooling of vessels for catalytic reactions.

ㆍ 냉각탑 및 다른 냉각 시스템을 고효율 히트 파이프 구동 응축기 용기로의 교체에 의한 것과 같은 효과적인 냉각을 요구하는 발전소, 원자력 발전소, 및 유사한 산업에서. 반대로, 예열 공정 용기를 위한 히트 파이프의 열 방출 특성을 사용하거나, 연도 가스의 온도를 제어할 시에. 특히 특히 항력을 감소시키기 위하여 직각으로부터 또한 경사질 수 있는 공기 역학적으로 형상화된 히트 파이프를 사용하여 연도 가스로부터 저급의 열을 회수할 때.• In power plants, nuclear power plants, and similar industries that require effective cooling, such as by replacing cooling towers and other cooling systems with highly efficient heat pipe driven condenser vessels. Conversely, when using heat release characteristics of the heat pipe for the preheating process vessel or controlling the temperature of the flue gas. Especially when recovering low-grade heat from the flue gas using an aerodynamically shaped heat pipe that can also be inclined at right angles to reduce drag.

ㆍ 강 및 비철금속 플랜트들과 같이 간헐적으로 열을 발생시키거나 바이어법에서와 같이 금속 침지 공정(metallurgical digestion processes)에서와 같이 온도의 제어를 요구하는 금속 작업에서.In metal work, such as steel and non-ferrous metal plants, which require intermittent heat generation or control of temperature, such as in metallurgical digestion processes as in the Bayer method.

ㆍ 원유 회수 증진, 석유 및 가스 프래킹 작업, 압축기로부터 열을 회수하는 가스 허브 작업, 정유(예를 들어, 증류탑, 코커 작업 및 냉각탑), 지열에너지 생산, 금속 및 화학 작업에서와 같은 대형 열에너지의 효율적인 전달 및 방출에서.The use of large thermal energy sources such as oil recovery, oil and gas prilling operations, gas hub operations to recover heat from compressors, refinery (eg distillation tower, coker work and cooling towers), geothermal energy production, From efficient delivery and emission.

ㆍ 식품 및 음료 가공과 같은 기타 응용에서.ㆍ In other applications such as food and beverage processing.

ㆍ 그리고, 대량의 폐열을 발생시키는 한편 특히 오염된 원천으로부터 얻어진 식수를 요구하는 군사 작전에서.And in military operations that require large amounts of waste heat and drinking water, especially from contaminated sources.

당업자는 이러한 방법 및 디바이스가 목적을 수행하고 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라 다양한 다른 이점 및 이익을 얻는데 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 명세서에서 설명된 방법, 절차 및 디바이스는 현재 바람직한 실시예를 대표하고 예시적이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 사상 내에 포함되며 본 발명의 범위에 의해 한정되는 변경 및 다른 사용이 당업자에게 일어날 것이다. 예를 들어, 내부 심지는 파이프 튜브 내부에 뿌려지고, 이어서 적절한 온도에서 소결될 수 있으며, 이는 소결된 재료에 의존한다.Those skilled in the art will appreciate that such methods and devices may be suitable for performing the objects and obtaining the stated advantages and advantages as well as various other advantages and benefits. The methods, procedures, and devices described herein represent presently preferred embodiments and are illustrative and do not limit the scope of the present invention. Changes and other uses will occur to those skilled in the art that are within the scope of the present invention and are defined by the scope of the present invention. For example, the inner wick can be sprayed inside the pipe tube and then sintered at an appropriate temperature, which depends on the sintered material.

모든 특허 및 공보는 각각의 개별 공보가 구체적이고 개별적으로 참조에 의해 통합되도록 지시된 것처럼 동일한 정도로 참조에 의해 본 명세서에 편입된다.All patents and publications are herein incorporated by reference to the same extent as if each individual publication was specifically and individually indicated to be incorporated by reference.

본 명세서에서 예시적으로 기술된 본 발명은 본 명세서에서 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 또는 요소들, 제한으로 또는 제한없이 실시될 수 있다. 사용된 용어 및 표현은 제한이 아닌 설명의 조건으로서 사용되며, 그러한 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 특징 또는 그 일부의 등가물을 배제하는 것을 의미하지는 않는다. 개시된 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것이 인식된다. 그러므로, 본 발명이 바람직한 실시예들 및 선택적 특징들에 의해 구체적으로 개시되었을지라도, 본 명세서에 개시된 개념들의 수정 및 변형이 당업자에 의해 가능할 수 있고, 이러한 수정들 및 변화들이 본 발명에서 한정된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 있도록 고려되는 것으로 이해되어야 한다.The invention illustratively described herein may be practiced with or without limitation any element or elements not specifically disclosed herein. The terms and expressions which have been employed are used as terms of description and not of limitation, and the use of such terms and expressions are not meant to exclude the equivalents of the features shown or described or portions thereof. It will be appreciated that various modifications are possible within the scope of the disclosed invention. Therefore, although the present invention has been specifically disclosed by preferred embodiments and optional features, modifications and variations of the concepts disclosed herein may be made by those skilled in the art, and such modifications and changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention And are considered to be within the scope of the present invention.

Claims (30)

열관리 시스템으로서,
연속적인 열 소통을 제공하는 독립체(entity)로 조립되고, 포집으로부터 방출까지 전달될 열의 공급원에서의 온도의 0% 내지 40%의 온도 손실과 함께, 0.1 m 내지 14 ㎞의 거리에서 -40℃ 내지 1,300℃의 범위의 온도에서 열을 포집하고 전달하고 방출하는데 적합한 통상의 히트 파이프(heat pipe), 고급 히트 파이프(advanced heat pipe), 열 사이펀, 열 분산기(heat spreaders), 맥동(pulsating) 또는 루프 히트 파이프, 증기 파이프 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 다수의 열 전달 디바이스를 포함하되, 전달된 열은 하나 이상의 열원으로부터 유래되고, 상기 열 전달 디바이스는 적어도 하나의 적용분야를 위하여 열을 포집하거나 또는 제공하는, 열관리 시스템.
As a thermal management system,
With a temperature loss of 0% to 40% of the temperature at the source of heat to be delivered from the capture to the discharge, at a temperature of -40 占 폚 A conventional heat pipe, an advanced heat pipe, a heat siphon, heat spreaders, a pulsating or a heat pipe suitable for collecting, transferring, and releasing heat at a temperature in the range of A plurality of heat transfer devices selected from the group consisting of a loop heat pipe, a steam pipe, or a combination thereof, wherein the transferred heat is derived from one or more heat sources, the heat transfer device having heat for at least one application A thermal management system that collects or provides.
열관리 시스템으로서,
포집으로부터 방출까지 전달될 열의 공급원에서의 온도의 0% 내지 40%의 온도 손실과 함께, 500 m 내지 14 ㎞의 거리에서 -40℃ 내지 1,300℃의 범위의 온도에서 열을 포집하고 전달하고 방출하는데 적합한 연속적인 열 소통을 제공하는 독립체로 조립되는, 통상의 히트 파이프, 고급 히트 파이프, 열 사이펀, 열 분산기, 맥동 또는 루프 히트 파이프, 또는 증기 파이프로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 열 전달 디바이스를 포함하되, 전달된 열은 하나 이상의 열원으로부터 유래되고, 상기 열 전달 디바이스는 적어도 하나의 적용분야를 위하여 열을 포집하거나 제공하는, 열관리 시스템.
As a thermal management system,
Collecting, transferring, and releasing heat at a temperature in the range of -40 ° C to 1,300 ° C at a distance of 500 m to 14 km, with a temperature loss of 0% to 40% of the temperature at the source of heat to be delivered from capture to release Include one or more heat transfer devices selected from the group consisting of conventional heat pipes, advanced heat pipes, thermal siphons, heat spreaders, pulsating or loop heat pipes, or steam pipes, which are assembled as independent, providing suitable continuous heat conduction Wherein the transmitted heat is derived from one or more heat sources, and wherein the heat transfer device collects or provides heat for at least one application.
제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 하나 이상의 심지를 가지는, 열관리 시스템.2. The thermal management system of claim 1, wherein the heat transfer device has one or more wicks. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 심지를 가지지 않는, 열관리 시스템.2. The thermal management system of claim 1, wherein the heat transfer device has no wick. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 다수의 구획을 포함하며, 상기 구획들은 증발기, 열 전달 구획, 응축기, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는, 열관리 시스템.2. The thermal management system of claim 1, wherein the heat transfer device comprises a plurality of compartments, wherein the compartments are selected from an evaporator, a heat transfer compartment, a condenser, or a combination thereof. 제5항에 있어서, 상기 구획들은 무심지, 완전 심지, 부분 심지 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 심지 특징을 포함하는, 열관리 시스템.6. The system of claim 5, wherein the compartments include a wicking feature selected from an in-center, a full wick, a partial wick, or any combination thereof. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 적용분야는 발전소, 지열에너지 생산, 원유 회수 증진, 가스 재압축, 담수화, 금속 처리, 화학 및 석유 화학 공정 및 생산, 펄프 및 제지 산업, 플라스틱 및 고무 작업, 내화물 산업, 유리 제조 작업, 채광 작업, 합판 및 지향성 스트랜드 보드 제조, 발효, 비료 생산, 산업용 가스 생산, 군사적 응용, 태양 에너지 생산, 고무 제조, 및 정유로부터 선택되는, 열관리 시스템.The method of claim 1, wherein at least one of the applications is at least one of the following: power plant, geothermal energy production, crude oil recovery enhancement, gas recompression, desalination, metal treatment, chemical and petrochemical process and production, pulp and paper industry, A thermal management system, selected from industry, glass manufacturing operations, mining operations, plywood and directional strand board manufacturing, fermentation, fertilizer production, industrial gas production, military applications, solar energy production, rubber manufacturing, and refinery. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 강, 구리 및 이의 합금, 티타늄 및 이의 합금, 알루미늄 및 이의 합금, 니켈 및 크롬 합금, 권취된 금속 포일, 와이어 스크린 및 스카폴드로 이루어진 물질들의 군으로부터 제조되는 캡슐화 물질을 포함하는, 열관리 시스템.The heat transfer device of claim 1, wherein the heat transfer device is manufactured from a group of materials consisting of steel, copper and alloys thereof, titanium and its alloys, aluminum and its alloys, nickel and chromium alloys, rolled metal foils, wire screens and scaffolds Wherein the encapsulation material is a thermally conductive material. 제8항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스의 캡슐화 물질은 다양한 열원에 대하여 비반응성, 열 전달 매체에 대하여 비반응성, 및 열원에 대하여 비반응성일 수 있는 금속, 플라스틱 또는 세라믹 조성물을 포함하는, 열관리 시스템.9. The method of claim 8, wherein the encapsulating material of the heat transfer device comprises a metal, plastic or ceramic composition that is non-reactive with respect to various heat sources, is non-reactive with the heat transfer medium, . 제8항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 다양한 열전도성을 포함하는 상이한 금속 및 합금을 포함하는, 열관리 시스템.9. The thermal management system of claim 8, wherein the heat transfer device comprises different metals and alloys including various thermal conductivities. 제3항에 있어서, 상이한 개별 심지식 열 전달 디바이스는 길이를 따라서 모세관 작용과 호환 가능한 연속성을 가지는 결합 심지 구조체가 존재하도록 결합되며, 상기 연속성은 길이 내내 내부 작동 물질(internal working material)의 열 소통을 허용하며, 상기 내부 작동 물질은 유체, 승화되는 고체, 다수의 화학적 수화 레벨을 가지는 물질, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 열관리 시스템.4. The method of claim 3, wherein the different discrete heat transfer devices are coupled such that there is a bond wick structure having continuity compatible with capillary action along its length, the continuity comprising a heat conduction of the internal working material Wherein the internal working material is selected from the group consisting of a fluid, a sublimed solid, a material having a plurality of chemical hydration levels, and any combination thereof. 제3항에 있어서, 상기 심지 구조체는 상이한 다공성을 가지는 다수의 층을 포함하는, 열관리 시스템.4. The thermal management system of claim 3, wherein the wick structure comprises a plurality of layers having different porosities. 제3항에 있어서, 상기 심지 구조체는 축심 심지를 포함하는 내부 심지 구조체를 포함하는, 열관리 시스템.4. The thermal management system of claim 3, wherein the wick structure comprises an inner wick structure comprising a central core. 제3항에 있어서, 상기 심지 구조체는 소결 물질, 금속 스크린, 그루브, 산화물, 붕산염, 승화되는 고체, 상이한 화학적 수화 레벨을 갖는 물질, 나노입자, 나노기공, 나노튜브, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함하는, 열관리 시스템.4. The method of claim 3 wherein the wick structure is selected from the group consisting of sintered materials, metal screens, grooves, oxides, borates, sublimed solids, materials with different chemical hydration levels, nanoparticles, nanopores, nanotubes, And at least one material selected from the group consisting of: &lt; RTI ID = 0.0 &gt; a &lt; / RTI &gt; 제14항에 있어서, 상이한 물질들은 길이를 따라서 상이한 위치에서 사용되며, 상기 물질들은 열 손실을 최소화하면서 열 포집 및 방출을 최적화하도록 선택되는, 열관리 시스템.15. The thermal management system of claim 14, wherein different materials are used at different locations along the length, and wherein the materials are selected to optimize heat collection and release while minimizing heat loss. 제3항에 있어서, 상기 심지는 분무, 페인트, 베이킹, PVD, CVD, 또는 유기 화합물의 열분해에 의해 형성되는, 열관리 시스템.4. The thermal management system of claim 3, wherein the wick is formed by thermal decomposition of spray, paint, baking, PVD, CVD, or organic compounds. 제3항에 있어서, 상기 심지는 액체 금속 전구체에 있는 금속 입자의 슬러리를 열적으로 분해하는 것에 의해 형성되는, 열관리 시스템.4. The thermal management system of claim 3, wherein the wick is formed by thermally cracking a slurry of metal particles in a liquid metal precursor. 제1항에 있어서, 상기 캡슐화 튜브는 얇은 포일의 권취 스트립을 포함하는, 열관리 시스템.The thermal management system of claim 1, wherein the encapsulation tube comprises a winding strip of a thin foil. 제18항에 있어서, 상기 권취된 스트립 구조체는 메쉬 스크린을 포함하는 금속 스카폴드 주위의 관형 조립체들 내로 형성되기 전에 심지 물질로 예비 코팅되는, 열관리 시스템.19. The system of claim 18, wherein the wound strip structure is precoated with a wicking material prior to being formed into tubular assemblies around a metal scaffold that includes the mesh screen. 제18항에 있어서, 상기 권취 튜브에 있는 갭들은 별도의 권취 스트립에 의해 밀봉되는, 열관리 시스템.19. The thermal management system of claim 18, wherein the gaps in the winding tube are sealed by separate wrapping strips. 제20항에 있어서, 작동 물질의 양은 상기 내부 심지 구조체를 포화시키는데 필요한 양을 초과하는, 열관리 시스템.21. The system of claim 20, wherein the amount of working material exceeds an amount required to saturate the inner wick structure. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스에 있는 작동 물질은 -40℃ 내지 1,300℃의 범위에 있는 상변화 온도를 가지는, 열관리 시스템.The thermal management system of claim 1, wherein the working material in the heat transfer device has a phase change temperature in the range of -40 ° C to 1,300 ° C. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 부분 진공을 제어하고 유지하기 위하여 적어도 한쪽 단부 가까이에 있는 적어도 하나의 밸브를 포함하는, 열관리 시스템.2. The thermal management system of claim 1, wherein the heat transfer device comprises at least one valve located near at least one end for controlling and maintaining a partial vacuum. 제1항 또는 제2항에 있어서, 길이에 있어서 14 ㎞까지의 수직 열 전달 디바이스는 상기 열 전달 디바이스의 물리적 성능 저하 또는 파손을 방지하도록 설치되며, 상기 열 전달 디바이스의 중량은 적어도 하나의 부력 풍선, 적어도 하나의 헬리콥터, 또는 이들의 조합에 의해 상쇄되는, 열관리 시스템.A vertical heat transfer device in accordance with claim 1 or 2, wherein up to 14 km in length is installed to prevent physical degradation or breakage of the heat transfer device, the weight of the heat transfer device comprising at least one buoyancy balloon , At least one helicopter, or a combination thereof. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 크레인, 헬리콥터, 풍선, 휠, 석유 굴착 장치, 및 타워 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 적어도 하나의 설치 보조 장치를 사용하여 설치되는, 열관리 시스템.The heat transfer device of claim 1 or 2, wherein the heat transfer device is installed using at least one installation assistance device selected from a crane, a helicopter, a balloon, a wheel, an oil rig, and a tower or any combination thereof. system. 제2항에 있어서, 길이에 있어서 3 내지 7㎞의 상기 열 전달 디바이스는 이러한 열 전달 디바이스의 물리적 성능 저하 또는 파손없이 설치되며, 상기 열 전달 디바이스는 상기 열 전달 디바이스의 곡률을 최소화하는 100 내지 500 피트의 지름의 휠 주위에 권취되는, 열관리 시스템.The heat transfer device of claim 2, wherein the heat transfer device of 3 to 7 km in length is installed without degradation or breakage of the physical performance of the heat transfer device, and the heat transfer device comprises 100 to 500 And wound around a wheel of a diameter of feet. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열 전달 디바이스는 단열되는, 열관리 시스템.3. The thermal management system as claimed in claim 1 or 2, wherein the heat transfer device is insulated. 제1항에 있어서, 상기 맥동 히트 파이프는 압력 펄스에 저항하도록 강한 금속 스크린에서 얇은 금속 또는 합금층을 캡슐화하는 것에 의해 만들어지는, 열관리 시스템.2. The thermal management system of claim 1, wherein the pulsating heat pipe is made by encapsulating a thin metal or alloy layer in a strong metal screen to resist pressure pulses. 제1항의 상기 열관리 시스템을 사용하는 열 포집, 전달, 및 방출하는 방법.A method of heat trapping, transferring, and releasing using the thermal management system of claim 1. 하기 단계들을 포함하는, 제1항의 열관리 시스템을 제조하기 위한 방법:
통상의 히트 파이프, 고급 히트 파이프, 열 사이펀, 분산기 히트 파이프, 루프 히트 파이프, 맥동 히트 파이프, 증기 파이프, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 열 전달 디바이스의 형태를 선택하는 단계;
땜납, 브레이징, 용접, 나사 고정, 포일 권취, 기계식 끼워맞춤, 열 유체 캡슐화, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군의 적어도 하나의 방법으로부터 열 전달 디바이스 요소들을 결합하는 방법을 선택하는 단계;
소결 금속, 축심 심지, 금속 스크린, 그루브, 및 그 임의의 조합 등으로부터 심지 구조체의 형태, 및 무심지 물질로 이루어진 군으로부터 심지 구조체의 형태를 선택하는 단계;
수용액, 공융 염 혼합물, 유기물 열 유체, 및 -40℃ 내지 1,300℃의 온도 범위에서 액화하는 고온 금속 및 합금, 승화되는 고체, 및 상이한 화학적 수화 레벨을 갖는 물질로 이루어진 군으로부터 내부 작동 물질을 선택하는 단계;
선택된 상기 결합 방법, 심지 구조체, 및 작동 유체를 적용하는 단계; 및
상기 열 전달 디바이스를 진공 하에서 밀봉하는 단계.
A method for manufacturing the thermal management system of claim 1, comprising the steps of:
Selecting a type of heat transfer device from the group consisting of conventional heat pipes, advanced heat pipes, thermal siphons, disperser heat pipes, loop heat pipes, pulsating heat pipes, steam pipes, and any combination thereof;
Selecting a method of combining heat transfer device elements from at least one of the group consisting of solder, brazing, welding, screwing, foil winding, mechanical fit, thermal fluid encapsulation, and any combination thereof;
Selecting the shape of the wick structure from the group consisting of the sintered metal, the center core wick, the metal screen, the groove, and any combination thereof, and the non-corporeal material;
Selecting an internal working material from the group consisting of an aqueous solution, a eutectic salt mixture, an organic material thermal fluid, and a high temperature metal and alloy liquefied in a temperature range of -40 ° C to 1,300 ° C, a sublimed solid, and a material having a different chemical hydration level step;
Applying the selected bonding method, wick structure, and working fluid; And
Sealing the heat transfer device under vacuum.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102168097B1 (en) * 2020-01-21 2020-10-20 에이블메탈 주식회사 Sintering hybrid wick based screen mesh and method for manufacturing thereof

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6647223B2 (en) * 2015-01-27 2020-02-14 古河電気工業株式会社 Thermal storage container and thermal storage device provided with thermal storage container
US11359338B2 (en) * 2015-09-01 2022-06-14 Exotex, Inc. Construction products and systems for providing geothermal heat
DE102016100551A1 (en) * 2016-01-14 2017-07-20 Oliver Schmitz Electro-separator arrangement, in particular for decentralized residential ventilation systems
IT201600131761A1 (en) * 2016-12-28 2018-06-28 Sacmi Forni Spa OVEN FOR COOKING CERAMIC ARTICLES
IT201600131763A1 (en) * 2016-12-28 2018-06-28 Sacmi Forni Spa OVEN FOR COOKING CERAMIC ARTICLES
CN107014235B (en) * 2017-04-18 2019-02-22 中国矿业大学 A kind of phase-change material and diverging heat pipe coupled tank system
US11085671B2 (en) 2017-05-09 2021-08-10 Sidlabz Efficient geothermal heat energy extraction system
US10578369B1 (en) * 2018-02-23 2020-03-03 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Thermal management using endothermic heat sink
WO2021076781A2 (en) 2019-10-15 2021-04-22 Nuscale Power, Llc Nuclear reactors having liquid metal alloy fuels and/or moderators
EP4022651A2 (en) 2019-10-15 2022-07-06 NuScale Power, LLC Heat pipe networks for heat removal, such as heat removal from nuclear reactors, and associated systems and methods
US11051428B2 (en) * 2019-10-31 2021-06-29 Hamilton Sunstrand Corporation Oscillating heat pipe integrated thermal management system for power electronics
CN111271748A (en) * 2020-03-13 2020-06-12 河南工程学院 Method and system for remotely supplying heat by using molten salt heat storage and heat release
KR20230049652A (en) * 2020-08-17 2023-04-13 뉴스케일 파워, 엘엘씨 Thermal Power Conversion System Including Heat Pipes and Photovoltaic Cells
CN113604352A (en) * 2021-08-03 2021-11-05 光大生态环境设计研究院有限公司 Temperature equalizing device for fermentation bin, temperature equalizing fermentation bin and temperature equalizing method for fermentation bin
CN113720094B (en) * 2021-08-03 2022-05-20 西安交通大学 Air cooling and gravity heat pipe coupling type cooling device and method
CN113720184A (en) * 2021-09-03 2021-11-30 西南石油大学 Oil gas field station heat energy cyclic utilization system
CN113891616A (en) * 2021-09-13 2022-01-04 吉林大学 Heat management system for deeply monitoring electronic equipment for long-term continuity
CN114151821B (en) * 2021-12-07 2023-11-21 思安新能源股份有限公司 Flue gas waste heat recovery application system for realizing energy cascade utilization
CN114322370B (en) * 2021-12-23 2024-03-19 佩高电子电器(德国)技术有限公司 Heat pump heating system utilizing ventilation air methane of mine
CN114396813A (en) * 2022-01-24 2022-04-26 中蓝连海(江苏)工程有限公司 Gas boiler flue gas waste heat recovery device and method

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2204589A1 (en) * 1972-02-01 1973-08-16 Siemens Ag COOLING ARRANGEMENT FOR FLAT SEMICONDUCTOR COMPONENTS
DE2441049A1 (en) * 1974-08-27 1976-03-18 Bosch Gmbh Robert Engine exhaust purifier with thermal or catalytic reactor - has heat storage element connected with reactor via heat-conducting means
US4047093A (en) * 1975-09-17 1977-09-06 Larry Levoy Direct thermal-electric conversion for geothermal energy recovery
JPS5297461A (en) * 1976-02-12 1977-08-16 Agency Of Ind Science & Technol Heat pipe connection body
JPS56127143A (en) * 1980-03-10 1981-10-05 Kawasaki Heavy Ind Ltd Heat pipe type subterranean heat pickup apparatus
JPS58102053A (en) * 1981-12-11 1983-06-17 Chiyouyou Kk Heat pipe type water heater
US5219020A (en) * 1990-11-22 1993-06-15 Actronics Kabushiki Kaisha Structure of micro-heat pipe
US5325913A (en) * 1993-06-25 1994-07-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Module cooling system
JPH0755373A (en) * 1993-08-06 1995-03-03 Fujikura Ltd Heat exchanging and transporting system
US6889753B2 (en) * 2001-12-19 2005-05-10 Ts Heatronics Co., Ltd. Capillary tube heat pipe and temperature controlling apparatus
CN2578770Y (en) * 2002-09-02 2003-10-08 李建民 Heat pipe thermal conductive components
US7823629B2 (en) * 2003-03-20 2010-11-02 Thermal Corp. Capillary assisted loop thermosiphon apparatus
TWI245875B (en) * 2003-07-18 2005-12-21 Huei-Chiun Shiu Method and apparatus for removing non-condensable vapor within heat pipe
US20060162906A1 (en) * 2005-01-21 2006-07-27 Chu-Wan Hong Heat pipe with screen mesh wick structure
CN100437005C (en) * 2005-07-08 2008-11-26 富准精密工业(深圳)有限公司 Flat type heat-pipe
CN100467996C (en) * 2005-09-21 2009-03-11 富准精密工业(深圳)有限公司 Heat-conductive pipe and mfg. method
CN100552365C (en) * 2005-11-18 2009-10-21 富准精密工业(深圳)有限公司 Heat pipe
JP4714638B2 (en) * 2006-05-25 2011-06-29 富士通株式会社 heatsink
US8015788B2 (en) * 2006-12-27 2011-09-13 General Electric Company Heat transfer system for turbine engine using heat pipes
US20120267066A1 (en) * 2007-03-27 2012-10-25 Hun Chol Kim Heat pipe, heat pipe system, and related method for long distance
CN101295685B (en) * 2007-04-28 2011-03-23 新灯源科技有限公司 Heat pipe and manufacturing method thereof
US8073096B2 (en) * 2007-05-14 2011-12-06 Stc.Unm Methods and apparatuses for removal and transport of thermal energy
CN101349519A (en) * 2007-07-18 2009-01-21 富准精密工业(深圳)有限公司 Hot pipe
CN101298834A (en) * 2008-05-28 2008-11-05 刘永建 Ultralong pumping rod hot pipe assembly with high heat transfer characteristic
CN101566441A (en) * 2008-11-10 2009-10-28 苏州大学 Method and device for heat transfer
CN101749977A (en) * 2008-12-22 2010-06-23 富瑞精密组件(昆山)有限公司 Heat pipe and manufacturing method thereof
AU2010220888A1 (en) * 2009-03-03 2011-10-20 University Of Canterbury Improved tubes for high temperature industrial application and methods for producing same
US8829700B2 (en) * 2009-12-01 2014-09-09 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine nacelle comprising a heat exchanger assembly
SG182455A1 (en) * 2010-01-12 2012-08-30 Sylvan Source Inc Heat transfer interface
CN101907414B (en) * 2010-07-26 2011-12-28 华北电力大学 Combined oscillatory flow heat pipe with evaporation and heat exchange connecting section
CN201858918U (en) * 2010-07-30 2011-06-08 龚智勇 Gravity heat pipe type heat transfer device for 10,000-meter single deep well
CN102636058A (en) * 2011-02-14 2012-08-15 昆山巨仲电子有限公司 Cross-under type heat pipe structure and manufacturing method thereof
DE102011004599A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Water heating system, especially for campers
US20120227935A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Kunshan Jue-Chung Electronics Co., Interconnected heat pipe assembly and method for manufacturing the same
CN202204358U (en) * 2011-07-04 2012-04-25 苏州聚力电机有限公司 High-effect long heat pipe structure
US9921003B2 (en) * 2012-01-19 2018-03-20 Lockheed Martin Corporation Wickless heat pipe and thermal ground plane
CN203050661U (en) * 2012-12-03 2013-07-10 中国石油天然气股份有限公司 Production well shaft combined type gravity heat pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102168097B1 (en) * 2020-01-21 2020-10-20 에이블메탈 주식회사 Sintering hybrid wick based screen mesh and method for manufacturing thereof

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